甲壳素是地球上最丰富的天然高分子化合物之一，其年生物合成量估计可达百亿吨之多，足可与纤维素的年产量相匹敌。但与其庞大的产量极不相称的是在这方面的研究开发还很不够，特别是年产量颇丰的虾、蟹壳，尚未被充分地开发利用，造成了资源的莫大浪费。
在甲壳素分子中，因其内外氢键的相互作用，形成了有序的大分子结构，溶解性能很差，这限制了它在许多方面的应用，就目前的研究情况，除了少量用作医用敷料外，在其它方面的应用很少。而甲壳素经脱乙酰化处理的产物——壳聚糖，却由于其分子结构中大量游离氨的存在，溶解性能大大改观，具有一些独特的物化性质及生理功能，在医药、食品、化妆品、农业及环保诸方面具有广阔的应用前景，特别是以此制成的壳聚糖生物保健品具有诸多对人体有益的功效，已被欧美各国誉为除蛋白质、脂肪、糖类、纤维素和矿物质之外人体所需之第六大生命要素。可以预见，伴随对甲壳素/壳聚糖及其产品研究的深入，将会有越来越多的应用潜力被开发出来。
进入90年代，中国对于甲壳素/壳聚糖资源的开发研究也越来越重视，有众多的科研机构投入到该课题的研究当中，并已取得了不少成果。如无锡轻工大学夏文水等在甲壳素/壳聚糖的酶法降解方面进行了大量的研究工作；中科院长春应化所的王伟等对壳聚糖的溶液性质进行了大量的研究；华东理工大学的金鑫荣等则在壳聚糖净化用作药用絮凝剂、壳聚糖降解制备低聚壳聚糖(104)及更低分子量的水溶性壳聚糖(103)方面进行了多年的研究工作，并已使低聚产品产业化(之宝生物保健品)，现又将其研究领域拓展到甲壳素/壳聚糖在化妆品、医用敷料等方面的应用研究，并开展同日本、澳大利亚等国的国际合作开发与研究。
中国具有丰富的甲壳素资源，有巨大的甲壳素/壳聚糖产品的潜在市场，若能适时引进国外资金开展广泛的国际合作与研究，必将加速中国甲壳素/壳聚糖产品的开发研究及产业化过程，这也是甲壳素/壳聚糖化学发展的方向及必然趋势。
2甲壳素/壳聚糖产品开发的新动向
目前，甲壳素/壳聚糖产品的开发研究主要集中在以下几个方面：壳聚糖降解制备低聚壳聚糖及更小分子量的水溶性壳聚糖；对甲壳素/壳聚糖进行化学修饰制备具不同性能、不同用途的甲壳素/壳聚糖衍生物；甲壳素/壳聚糖的应用研究。从目前的研究情况及其应用前景来看，在这几方面都有巨大的发展潜力。以壳聚糖降解为例，其降解产物—低聚6～8糖具有抑制肿瘤的功效［1］，若能实现大规模工业化生产将是广大肿瘤患者的福音，其市场潜力是无限的。
甲壳素/壳聚糖及其产品的开发研究情况及可能的研究发展方向分述如下
2.1壳聚糖降解
甲壳素经脱乙酰化处理得到的壳聚糖的分子量通常在几十万左右，因其水不溶性，限制了它在食品、化妆品等许多方面的应用，若采用适当的方法将其降解为均分子量为～103的低聚产品，则可使其水溶性质大为改观，特别是均分子量低于1500的低聚壳聚糖产品，可基本全溶于水中。就其用途而言，低聚或更小分子量的水溶性壳聚糖可用作具有生理功能的保健食品，有降低血脂、降低胆固醇、增强身体免疫力和抵抗疾病的能力；亦可利用水溶性壳聚糖良好的保湿功能，用作化妆品的添加剂；或是从中提取抗肿瘤制剂等等。根据目前的研究情况，用于壳聚糖降解的方法大致可分为酶法降解、无机酸降解及氧化降解法三种。
用无机酸特别是盐酸来对壳聚糖进行降解以制备低至单糖的低分子量壳聚糖是应用最早的壳聚糖降解方法，早在本世纪50年代就已有研究报道［2］，也是最早用于工业化生产的壳聚糖降解方法。现在，酸降解法已发展有过醋酸法［3］、酸-亚硝酸盐法［4］、浓硫酸法［5］、氢氟酸法［6］等许多种，不过，用于工业化生产的主要还是盐酸降解法。酸法降解壳聚糖是一种非特异性的降解过程，降解过程及降解产物的分子量分布较难控制，是否可考虑在反应过程中加添某些试剂以控制其降解反应的进行，以制备特定分子量范围的低聚产品，值得探讨。
酶法降解是用专一性的壳聚糖酶或非专一性的其它酶种来对壳聚糖进行生物降解的。据研究报道，已有30多种的各种酶可用于壳聚糖的降解［7］。酶法降解壳聚糖条件温和，降解过程及降解产物分子量分布都易于被控制，且不对环境造成污染，是壳聚糖降解的最理想方法。但就目前技术而言，酶法降解尽管也有少量商业应用，若要以此进行大规模的工业化生产却尚有不少困难，应继续在寻求更廉价的酶种及如何实现工业化生产方面进行更深入的研究。
氧化降解法是最近几年研究较多的一种降解方法，特别是在日本，每年都有这方面的研究成果见诸报道。诸多氧化降解法中，以过氧化氢氧化法开发的最多，其中包括H2O2法［8］、H2O2-NaClO2法［9］、H2O2-HCl法［10］等，其它的氧化降解法还有NaBo3法［11］、ClO2法［12］以及Cl2法［13］等。这些方法中，有的已用于低聚壳聚糖的工业化生产，但大部分仍处于实验室研究阶段。以氧化剂来对壳聚糖进行氧化降解，存在的最大的问题是在降解过程中引入了各种反应试剂，使得对其降解副反应的控制以及在降解产物的分离纯化等方面增加了很大难度，特别是反应过程中产生的一些有色副产物对产品的色泽及质量都有很大影响，而目前对于氧化降解过程中有色副产物的产生机理及副产物的分离鉴定等方面的研究都还很欠缺。
2.2制备甲壳素/壳聚糖衍生物
选用适当的的反应试剂对甲壳素/壳聚糖分子内的羟基、氨基进行化学修饰以制备各种不同性能的甲壳素/壳聚糖衍生物的研究也是很重要的一个研究方向，这些化学修饰包括甲壳素/壳聚糖的羧甲基化、酰基化、烷基化、硫酸酯化、羟基化等等。通过这些化学修饰作用，在甲壳素/壳聚糖分子结构中引入了各种功能团，改善了甲壳素/壳聚糖的物化性质，从而使其各自具有不同的功能及功效，可制成各种类型的凝胶、膜、聚电解质及其它水溶性材料，广泛应用于各种领域。
甲壳素/壳聚糖的羧甲基化是在碱性条件下，和一氯乙酸进行反应而制得［14］，羧甲基甲壳素/壳聚糖可溶于水，且具有良好的吸湿保湿功能，可用作牙膏、化妆品等的添加剂；甲壳素/壳聚糖的羟基化反应也是在碱性条件下，在乙醇、异丙醇等有机溶剂中与过量环氧乙烷反应而制得的水溶性产物［15］，也主要用作化妆品等的添加剂；甲壳素/壳聚糖的硫酸酯化反应一般在非均相条件下以浓硫酸、SO3/SO2、氯磺酸等为反应试剂进行的，其多种酯化产物都显示出良好的抗凝血性能，是很好的抗凝血材料［16］；酰化是在甲壳素/壳聚糖上接上不同分子量的脂肪族或芳香族酰基，该反应可在氨基也可在羟基进行，采用不同方法制得的溶于水或是溶于有机溶剂的各种酰化产物都是非常有用的。如用这些酰基化产物制得的高分子微球呈多孔状，具有很大的比表面积，可用作分子筛、色谱载体使用［17］；酰基化甲壳素亦具有良好的抗凝血性能［18］，可制作抗凝血剂等等。
虽然，中国许多研究机构对甲壳素/壳聚糖的衍生化研究尚处于起步阶段，但该方面的研究进展很快，不断有新的研究成果见诸报道。从甲壳素/壳聚糖化学的发展趋势来分析，在目前的几个研究领域中，对甲壳素/壳聚糖进行化学修饰的研究是甲壳素/壳聚糖化学最具潜力、最有可能取得突破性进展的研究方向，也是甲壳素化学能否发展成为国民经济一大产业的关键所在。目前该研究方向存在的主要问题是对这些衍生物可能的应用范围研究得太少，在进行甲壳素/壳聚糖化学修饰的同时，更应该对其可能存在的应用领域进行探索，使研究得到的每一种甲壳素/壳聚糖衍生物都能产生巨大的社会经济效益。
2.3甲壳素/壳聚糖应用研究
一般工业品甲壳素/壳聚糖的纯度有限，而经过纯化处理的壳聚糖则在食品、医药、生化等方面有着广泛的用途。
以甲壳素/壳聚糖为原料，可制成适合不同临床目的的医用敷料。中国纺织大学吴清基在这方面进行了大量研究［19］，已成功地将壳聚糖无纺布、壳聚糖流涎膜、壳聚糖涂层纱布等多种医用敷料用于临床，其中用壳聚糖醋酸溶液制成的壳聚糖无纺布，透气透水性能极佳，用于大面积的烧、烫伤，效果很好；青岛海洋大学楼宝城亦成功研制出新型敷料—人造皮肤，该敷料在治疗过程中对创伤无刺激、无过敏、无毒性反应，且比常规疗法的愈合速度快的多［20］，是一种很好的治创伤敷料。这些研究成果表明了甲壳素/壳聚糖在医疗用品方面发展的潜力。
利用壳聚糖良好的聚电解质性质，且无毒、无害，可用于对溶液中有机悬浮颗粒的吸附，在食品、医药等行业有着广泛的实际应用价值。如壳聚糖可代替乙醇用于中药药液的絮凝、代替果胶酶用于各种果汁液的澄清，也可用于饮用水的净化、工业废水的处理、贵重金属的回收等等。通过交联和接枝技术合成的高分子螯合树脂甚至可对一些非金属物质如蛋白质、核酸、氨基酸、卤素等进行吸附。不过，以壳聚糖为原料的螯合树脂的研究，尚应在螯合树脂的容量、再生及性能方面进行细致的研究。
参考文献
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参考资料：参考文献
