南京壳聚糖絮凝剂

尽管目前研究人员已提出了多种关于壳聚糖抗微生物活性的作用模型，但壳聚糖直接抗微生物作用的确切机理仍不清楚，这些已提出的模型中壳聚糖的主要作用方式都与壳聚糖的正电性有关，不带电的几丁质低聚物无抗真菌活性也支持这些作用模型。事实上，与壳聚糖不同，聚合物形式的几丁质是天然不带电的，也不表现出显著的抗微生物活性。基于静电相互作用模型，壳聚糖分子氨基质子化所带正电荷与病原物细胞表面组分所带的负电荷相互作用，破坏了细胞膜结构的完整性，引起细胞膜透性增大，导致其屏障功能的丧失、营养物质的流动以及病原物细胞内容物的泄露，从而导致病原物死亡。

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随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，纸及纸制品的需求发生了明显的改变，特种纸、加工纸、高档纸供不应求，国家花费大量的外汇进口这类产品。为了改变这种状况，行之有效的方案之一是研制、开发相应的造纸化学品。当前广泛使用的造纸湿部助剂主要有合成高分子和天然高分子，前者虽然具有许多优势，如成本低、性能独特等，但基本上均为石油下游产品，而现存的石油资源短则数十年、长则一百年左右将会枯竭；而且这类合成高聚物绝大多数都不能生物降解，有的甚至有毒性，对生物、生态有不利的影响。显然，科学的发展观直接影响新型造纸助剂的开发领域。天然高聚物以其可再生、无毒、生 物相容、环境友好、来源丰富，性能优良等特性，日趋受到人们的青睐，正逐步取代合成 聚合物。工业上常使用的天然高聚物主要有淀粉及其改性物、纤维素及其改性物、瓜尔胶及其改性物、蛋白质及改性物，但普遍存在着用量大、效果欠佳等不足，如淀粉作内部添加剂在纸张上留着性能差、易产生沉积等。而分子结构与纤维素极其相似、易改性的壳聚糖则早已被造纸化学品研究人员中的有识之士所关注。 近年来，国内外对甲壳素及其衍生物在造纸业中的开发利用的研究非常活跃；其中， 日本的研究最广泛，包括纸张施胶、增强、助留助滤、整饰和造纸废水处理，以及以壳聚 糖为主要组分抄造特种纸等，申请了大量的专利，并有许多成熟的工业产品问世。我国近 期也有一些机构从事该项研究工作，主要集中在增强、助留助滤、特种纸上，发展势头良好。

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与末改性的壳聚糖相比，除了土述诸多作用外，阳离子壳聚糖与纤维素底物间存在着 更为强烈的离子键，在取代度大时，这种离子键往往会超过其它类型的力。实验发现，这 种作用力随壳聚糖的季铵化度的增加而增加，表现在对细小纤维粒子及半纤维素的最佳絮 凝浓度随壳聚糖季铵盐的电荷密度的增加而减少。絮凝后体系的粒子平均尺寸与表面电位 的关系表明N-(2-羟基-3-氯化三甲铵基）丙基壳聚糖是以“补订机理作用的。 而对梭甲基壳聚糖来说，分子上有羧基存在，理应会与负电的浆料相互排斥，但由于 其分子间的其它力的作用（如氢键、范德华力），致使阴离子型的壳聚糖仍能被纤维素纤 维、细小粒子表面吸附，但这种吸附会导致纤维素细小颗粒表面电位的上升。因此，浆料 悬浮物经离心处理后，上清液中的碳水化合物含量会升高，絮凝难发生。如果应用于酸性 体系中，羧甲基壳聚糖则会以A13+为桥梁，间接与纤维间发生作用，附着于纤维的表面上。 总之，壳聚糖类天然聚多糖湿部添加剂主要发生如下的作用过程：(1)聚糖添加剂分子 与浆料中的溶解性和胶体状的碳水化合物间的混合；(2)聚糖添加剂分子与浆料中的溶解性 和胶体状的碳水化合物间的复合或聚集；(3)复合的或游离的聚多糖添加剂在纤维素纤维和 细小纤维、填料表面上的吸附；(4)填料、细小纤维的聚集及其在纤维上的留着。

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关于壳聚糖对不同种类微生物（真菌、细菌和病毒）较高的直接抗微生物活性，人们进行了大量研究，结果表明壳聚糖是一种抗微生物物质，可以杀死或抑制微生物的生长。壳聚糖的广谱抗真菌活性已有大量相关研究报道，在离体条件下，壳聚糖可抑制众多病原真菌的生长，如灰霉菌（Ｂｏｔｒｙｔｉｓｃｉｎｅｒｅａ）、链格孢菌（Ａｌｔｅｒｎａｒｉａａｌｔｅｒｎａｔａ）、赤叶枯刺盘孢菌（Ｃｏｌｌｅｔｏｔｒｉｃｈｕｍｇｌｅｏｓｐｏｒｏｉｄｅｓ）和匍茎根霉菌（Ｒｈｉｚｏｐｕｓｓｔｏｌｏｎｉｆｅｒ）。壳聚糖在病原真菌的不同发育阶段（菌丝生长、产孢、孢子萌发）均可对病原真菌表现出抑制作用，同时也抑制真菌毒力因子的产生。此外，壳聚糖的抗真菌活性也在许多不同的植物－病原物系统中被证实，例如在梨中对苹果链格孢菌和瓶霉属病原菌（Ｐ．ｐｉｒｉｃｏｌａ）的抗性，在葡萄和草莓中对灰霉菌的抗性，在火龙果中对赤叶枯刺盘孢菌的抗性。在水稻中壳聚糖对匍茎根霉菌的抗性通过透射电镜观察和致病性试验得到进一步证实。

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甲壳素及其衍生物可作为多种助剂应用在工业中，油田污水和炼油废水中往往含有大量的悬浮物、胶体、乳化油珠及细菌。另外，甲壳素及其衍生物在农业方面的使用也有专门多优点：可使土壤中有益的微生物——放线菌增加，而使有害菌——镰刀菌（Fusarium）等减少；消灭根瘤线虫，减少土壤连作障碍；使土壤形成团粒化，改善土壤通气性，排水性和保肥力。因而促进根部发育，使根毛增加，增加营养吸取。甲壳素可制成交联膜、共混膜、超滤膜等，在工业中有专门大用途。另外，甲壳素在某些混合溶剂中经处理可做超滤膜使用，拉伸强度是铜玢膜的2倍。