1、第七章 海洋高分子材料 生化學院 蘭 欣背 景21世紀，綠色產品、綠色消費將主導世界紡織品和服裝的潮流。當前使用最多的紡織纖維是天然纖維、再生纖維和合成纖維。其中，合成纖維主要原料是石油，屬于不可再生資源，加上生產中的高消耗、高污染等問題，合成纖維面臨很大的壓力，而目前能夠代替合成纖維的最理想纖維是生物可降解纖維。 明天，我們穿起海藻布第一節 海藻纖維 海藻纖維原材料來自天然海藻中所提取的海藻多糖。海藻多糖主要來自海帶、巨藻、墨角藻、昆布(Laminariae)和馬尾藻等褐藻類 現階段海藻纖維主要作為醫用紗布、繃帶和敷料。海藻纖維布海藻纖維織物瑞典科學家研制出海藻纖維素電池 一、海藻纖維的形態

2、結構和性能特點 1. 海藻纖維的形態結構海藻纖維粗細均勻且縱向表面有溝槽，橫截面呈不規則的鋸齒狀且無較厚的皮層存在，和普通粘膠纖維的截面比較相似。2.海藻纖維的性能特點 一、海藻纖維的形態結構和性能特點 自阻燃 易去除 高透氧 凝膠阻塞性生物降解性相容性 金屬離子吸附性 高吸濕性二、海藻纖維及其面料等產品的開發和利用海藻纖維是采用天然海藻中所提取的物質紡絲加工而成，由于原料來自天然海藻，纖維具有良好的生物相容性、可降解吸收性等特殊功能。1德國Alceru Schwarza公司SeaCell纖維可以加工成任意長度和纖度的短纖或長絲，也可以與其它纖維混紡，可以應用在襯衣(Hanro已采用)、家用紡

3、織品、床墊等。另它還是一種抗菌型的產品，紡絲時添加銀與抗菌劑成分，能緩慢釋放銀離子，持久提供抗菌功能，可設計作為具有抗菌運動衫、床單、被子、內衣及家飾用品。2意大利Zegna Baruffa Lane Borgosesia紡絲公司 Thalassa的長絲，絲中含有海藻成份，用這種纖維制成的面料和服裝比一般纖維制品更能保持和提高人體表面溫度。穿著后可以讓人的大腦松弛，也可以提高穿著者的注意力與記憶力，還具有抗過敏、減輕疲勞及改善失眠狀況。3日本特種纖維公司 世界首家實現海藻纖維大批量生產的廠家，其工藝屬領先地位。這家公司從1993年起在本國銷售海藻纖維毛巾，自2000年在韓國銷售海藻纖維內衣，目

4、前已擴大到歐洲和東南亞等國家。4青島大學青島大學公開了一種殼聚糖接枝海藻纖維及其制備方法與用途的專利，這種纖維由于表面包覆一定的殼聚糖，因而具有良好的吸濕性和抗菌性，且無毒、無害、安全性高及生物可降解性，在醫藥、環保等領域均有良好的應用前景，作為止血治療的新型材料，尤其適合于制造紗布作傷口敷料用。 5秘魯科研機構 秘魯紡織業研制出一種海藻纖維服裝，能夠抵御紫外線侵襲和預防皮膚癌。這種服裝包括帽子、夾克、上衣、內衣和泳裝等，都是由秘魯海域中盛產的杉藻纖維制成。 第二節 甲殼素一 簡介與提取從甲殼類(蝦和蟹等) 動物的外殼中提純的甲殼胺(chitosan)及其衍生物已在諸如化工、貴重金屬提取及污水

5、處理等領域內廣泛應用，尤其在飲料和藥物制劑方面。用它制造的人工皮膚對各種創傷面具有鎮痛、不過敏、無刺激、不被排斥、貼敷性較好和治療時間明顯縮短等優點。甲殼素的由來 1811年，法國學者布拉克諾（Braconno)首次從蘑菇中發現甲殼質，命名為Fungine（xn蕈素）。 1823年，法國科學家奧吉爾(Odier)從昆蟲外殼中發現甲殼質，命名為幾丁質（Chitin）。中國古代醫著神農本草、本草綱目、千金藥食治等都有關于螃蟹殼、甲魚殼、蟬蛹殼、比目魚軟骨入藥治病的記載。 甲殼素廣泛存在于甲殼動物蝦、蟹、昆蟲的外殼，而且蘑菇、木耳、藻類、貝類、軟體動物（如魷魚、烏賊）的軟骨和表皮、節肢動物（昆蟲）以

6、及真菌類的細胞壁中，也存在著甲殼素。甲殼素的來源甲殼素在植物上應用 植物病害80%以上由真菌所引起,而幾丁質與幾丁聚糖為某些真菌細胞璧主要成份作為葉面肥,能誘導植物產生認知,激活自體免疫系統，產生植物干擾素、酚類復合物等抗病物質,減菌、凈菌反應于數小時內完成。 減少農藥的使用。甲殼素的化學結構甲殼素是幾丁質和幾丁聚醣（幾丁胺醣）的合稱。甲殼素的化學名稱為（1，4）-2-乙酰氨基-2-脫氧-D-葡萄糖，是線型多糖聚合物，簡稱為N-乙酰-D-葡糖胺。甲殼素是一種天然無毒高分子，具有生物可分解性，構造類似纖維素，由1000-3000個N-乙葡萄糖胺單體以-1,4鍵所構成的直鏈狀高分子糖類，具有生物活

7、性，被視為最具有潛力的生物高分子。蝦（螃蟹）殼里各有三成左右的蛋白質、碳酸鈣和幾丁質(chitin)。 用稀堿去除其蛋白質，再用稀酸來排除碳酸鈣，就能得到較純的幾丁質(chitin)。 再將幾丁質(chitin)處理就變成了幾丁聚醣(chitosan)。甲殼素的提取從蝦蟹殼中提取甲殼素的生產工藝洗凈蝦蟹殼，用5%-6%的HCl在室溫20下浸泡24小時，不斷攪拌以充分除去鈣質，得沉淀物。沉淀物水洗3次，清洗后的沉淀物用3%-4%NaOH煮沸4-6小時以除去蛋白質。得沉淀物，將沉淀物水洗3次，清洗后的沉淀物用0.5%的高錳酸鉀處理1小時。得沉淀物。沉淀用1%的硝酸在60-70下浸泡30-40分鐘，

8、得白色產品。水洗，干燥，得甲殼質工業品。（甲殼質的收率為蟹殼的15%、蝦殼的20%） 二 甲殼素的主要生理功效 人體正常PH值為7.35-7.45。PH值高于7.45或者低于7.35，人體就要發生病變。 現代醫學研究證明：對人類健康威脅最大的高血壓、糖尿病、心腦血管疾病、腫瘤等，都與體液的酸化有關。1、調節體液PH值（改變酸性體質） 甲殼素的調節機理甲殼素是唯一帶有陽離子堿性基團（NH2）的人體可吸收的動物纖維素，是一種生物堿，能吸附酸性物質，且性質穩定，能夠在體液中慢性起效，因此能夠改善酸性體質。2、調節免疫甲殼素能活化巨噬細胞、增強NK細胞、LAK細胞的活性，寡糖可促進白細胞介素，的誘導生

9、成，因此甲殼素有提高機體免疫功能的作用。3、調節胃腸道 3、減少潰瘍面出血：甲殼素親和組織，又刺激血小板在創面聚集起到止血作用。 4、保持大便通暢：甲殼素吸咐腸內容物膨脹，刺激腸壁腸管蠕動排便。 5、維持腸道菌群平衡：抑制有害菌，促進有益菌生長，保持雙歧桿菌的優勢。 6、預防結石生成。1、中和胃酸，保護修復胃粘膜2、防止惡性潰瘍癌變4、調節血壓甲殼素分子中帶有正電荷的-NH3+，和血液中的CL-結合排出體外血壓。CL-抑制使動脈血管擴張的激肽血壓增高活化血管緊張素原轉化酶血管緊張素原轉化成血管緊張素血管緊張素 中小動脈收縮血壓收縮 腎素分泌血壓收縮5、調節血脂 1、抑制食物中膽固醇的吸收。 2

10、、甲殼素抑制胰脂肪酶對脂肪的分解，從而抑 制了脂肪的吸收。 3、促使膽固醇轉化成膽汁酸 4、帶正電荷、纖維性，吸附、沖刷血管壁上的脂 肪沉積物降脂、改善動脈硬化。 5、甲殼素降低了低密度脂蛋白、提高了高密度脂 蛋白，前者是惡性脂蛋白，后者為良性脂蛋白。6、調節血糖 調節體液PH值，使胰島素活性增強活化修復損傷的胰島細胞提高靶組織胰島素受體的活性減少糖分的吸收改善并發癥 7、抑制腫瘤 1、甲殼素能抑制毒性激素對身體的損傷作用。2、抑制癌細胞生長：甲殼素能抑制糖酵解，使癌細胞缺乏能量供應，導致癌細胞死亡。3、抵制癌細胞轉移：甲殼素能優先于血管壁上的“接著分子”結合，使癌細胞失去結合的機會，從而抑制

11、癌細胞的轉移。4、減輕放化療的副作用。5、與某些抗癌藥配伍，可產生協同作用。 8、強化肝臟功能1、甲殼素與干擾素并用,促進肝炎病毒抗 體產生。2、甲殼素醛脫氫酶活性由乙醇轉化 來的乙醛迅速轉化為乙酸后者再分解 為CO2與H20，緩解乙醇對肝的損傷 防止酒精性肝損傷。3、活化肝細胞，增加解毒功能，降低血 脂，預防脂肪肝和肝硬化。三 甲殼素產品1、機能食品幾丁聚醣具多項生理調節機能，包括無毒性的抗癌效果、改善消化吸收機能、降低脂肪及膽固醇攝取、降低高血壓、強化免疫力等。幾丁聚醣在市面上最熱門的用途是體重調節。經過醫學證實，在餐前服用幾丁聚醣可以在胃中吸收食物中的脂肪球，避免過量脂肪吸收。通常幾丁聚

12、醣可吸收五倍的脂肪酸，已被廣泛應用于瘦身健康食品上。 甲殼素保健品2、醫藥用品甲殼素除了前面所提到的具有生物活性外，同時具有抑菌性，因此十分適合拿來當做醫藥用的無菌敷材。甲殼素另外還具有緩釋性：利用幾丁聚醣及其它成膠物質形成一絡合物，可包埋藥物或其它以達到控制物質釋出之特性，以使藥物于適當的時間釋放適當的劑量。另外，甲殼素在醫藥方面的用途還有血液凝固阻抗劑、促創傷愈合等功效。3、食品加工甲殼素具抗菌性，因此在食品加工上可用為食物防腐用，避免使用人工合成的防腐性，是較健康的食物保存劑。甲殼素還可以促進腸內有益細菌增殖，因此可用于乳制品、病人用食品之添加，增進人體抵抗力。甲殼素還可以做為乳化劑、吸

13、著劑、食品加工脫酸劑、保濕劑等等均為其在食品加工上常見的應用。穩定和凝固劑將殼聚糖或它的有機酸水溶液用作蛋黃醬、調味醬、奶油或人造黃油的穩定劑, 使這些食品具有較好的味道和較高的穩定性。增 稠 劑用不溶或低溶解性的多糖粉末提高凝膠狀食品的硬度和彈性，例如以甲殼素改進以雞蛋清制得的食品凝膠。乳化劑將微晶甲殼素用作冰淇淋乳化劑, 微晶甲殼素制備方法如下: 小片狀甲殼素與50 %濃硫酸以11015 的比例放入燒杯, 攪拌數小時, 濾液稀釋數倍, 用NaOH 中和, 室溫靜置, 離心過濾, 水洗沉淀物呈中性, 干燥后粉碎得微晶甲殼素。甜味劑低聚糖是近幾年興起的新的功能性甜味劑。甲殼素/ 殼聚糖的低聚糖

14、不僅有非常爽口的甜味, 而且具有以下功能: 能促進腸道有益菌的增殖, 改善腸道微生態環境; 熱量比蔗糖低許多, 有明顯的防發胖效果; 在消化道中不被吸收, 幾乎全部進入腸道, 也不增加血中胰島素水平,是一種“無糖”之糖。4、紡織品甲殼素具強大的抗菌能力，故可利用抽絲技術制成抗菌防臭纖維與織品。2010-4-16 臨朐縣孟德珂高分子海洋生物材料項目奠基 盈德珂高分子海洋生物材料項目，總投資8500萬美元，主要產品為天然高分子海洋生物材料及衍生系列產品。項目全部建成后，將成為我國最大的天然海洋高分子生物材料及衍生系列產品的國際研發和生產基地。 孟德珂高分子海洋生物材料公司產品甲殼素混紡紗線 100%純甲殼素水刺無紡布紡織甲殼素產品染色甲殼素纖維紡織物5、環保用品及其他甲殼素具吸附及螯合性，可以和重金屬離子形成絡合物，且生物可分解特性不會造成二次公害，因此為良好的水處理材料。尿片衛生巾日用洗化第三節 海洋仿生高分子材料微小鱗片及其有序排列,使鯊魚表面比較光滑;同時鯊魚表皮分泌黏液,形成親水低表面能表面,使海洋生物難以附著 鯊刻烴-仿生鯊魚皮鯊魚皮結構仿生環保節能防玷污、減少阻力的高