張毅 唐春紅（重慶工商大學(xué)綠色食品研究所，重慶 400067）

殼聚糖膜材料的研究進(jìn)展

張毅 唐春紅（重慶工商大學(xué)綠色食品研究所，重慶 400067）

介紹了殼聚糖膜的成膜機(jī)理，以殼聚糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)為基礎(chǔ)，總結(jié)了殼聚糖膜的制備方法。目前常用的殼聚糖膜制備方法主要是相轉(zhuǎn)化法和溶出法。用以下幾種指標(biāo)來表征殼聚糖膜的性能，包括機(jī)械性能、薄膜的透濕系數(shù)、透氣系數(shù)、潤濕性等因素。為殼聚糖膜的發(fā)展指明了一定的方向。

膜分離；殼聚糖；分離膜材料

殼聚糖是甲殼素進(jìn)行脫乙?；纬傻漠a(chǎn)物，廣泛存在于蝦、蟹和昆蟲的外殼及藻類、菌類的細(xì)胞壁之中，是年產(chǎn)量僅次于纖維素的第二大天然高分子，所以在自然界中的儲量非常豐富。因?yàn)榭蓮墓まr(nóng)業(yè)廢棄物中提取得到，這在廢棄物資源化利用方面，符合國家倡導(dǎo)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)精神。又因其無毒、無污染，并可生物降解，在紡織、印染、涂料、塑料、化妝品、食品、飼料、醫(yī)藥、造紙、生物工程、污水處理等領(lǐng)域得到了廣泛的研究與應(yīng)用,所以其應(yīng)用前景十分廣闊。

1 殼聚糖

殼聚糖的提取方法主要有蝦蟹殼提取法、微生物提取法、昆蟲提取法和植物提取法等。

蝦蟹甲殼的提取法目前包括兩種方式：在高溫下高濃度堿脫乙酰和甲殼素酶法脫乙酰制備殼聚糖。微生物提取法目前可以分為微波法、酸堿法和堿提取三種。比較幾種真菌的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)，黑曲霉最為理想。植物提取一般從桑白皮中進(jìn)行提取，楊迺嘉等首次報(bào)道了一種從桑白皮[4]中分離殼聚糖的簡便方法。

2 殼聚糖膜

甲殼素/殼聚糖資源豐富，制造工藝簡單，易于成膜。甲殼素/殼聚糖分子內(nèi)含有反應(yīng)活性強(qiáng)的羥基、氨基，易進(jìn)行化學(xué)修飾(如?；⒘蛩狨セ?、羥乙基化、羧甲基化等)，制得不同用途的甲殼素衍生物膜。尤其滲透蒸發(fā)膜和超濾膜是較新型的膜，廣泛應(yīng)用于工業(yè)用水、食品衛(wèi)生、石油化工以及環(huán)境保護(hù)等方面。

2.1 殼聚糖膜的性能

2.1.1 機(jī)械性能

殼聚糖膜的機(jī)械性受到殼聚糖濃度的一定影響。在55℃的成膜溫度條件下,薄膜的抗張強(qiáng)度隨殼聚糖濃度的增加而相應(yīng)增加。因?yàn)橛绊懤煨阅艿挠嘘P(guān)因素是聚合物的結(jié)構(gòu)，平均分子量和聚合物的分子排列。當(dāng)殼聚糖濃度太大時(shí)，不容易脫氣，因?yàn)槌赡ひ狠^粘稠，在制膜時(shí)易形成氣泡，使膜不平整。

2.1.2 薄膜的透濕系數(shù)

殼聚糖膜具有較高的透濕性能，這是因?yàn)闅ぞ厶潜∧な怯捎H水性性高分子材料制成的，本身容易吸水，再加上是用流延法的工藝制成的，它的分子排列屬于“無取向”，而屬于“無取向”和“取向”之間的薄膜是用吹塑法工藝制成。

2.1.3 薄膜的透氣系數(shù)

殼聚糖薄膜的透氣系數(shù)與甘油濃度成正相關(guān)。透氣系數(shù)的值越大，表示氣體對薄膜的透過也越容易。當(dāng)甘油濃度增加時(shí)，殼聚糖膜的透氣系數(shù)也相應(yīng)增加，因?yàn)楦视妥鳛樵鏊軇?，加入到高分子中間，降低了高分子間的相互作用力。

2.2 殼聚糖做反滲透膜

這種膜都是矩陣規(guī)則排列的聚合物,與水分子形成氫鍵能力強(qiáng),當(dāng)鹽水接觸膜表面時(shí),由于甲殼素是剛性的難溶物質(zhì),不易制膜,而用它的可溶性衍生物殼聚糖制膜比較容易。吸附動(dòng)力學(xué)模型可以在兩個(gè)主要的類分離：反應(yīng)基模型和基于擴(kuò)散模型。前者的人承擔(dān)的形成吸附劑和吸附之間的化學(xué)鍵（例如螯合作用）。在這項(xiàng)工作中殼聚糖做滲透汽化膜和蒸發(fā)滲透膜。

2.2.1.復(fù)合膜

殼聚糖可在聚砜多孔膜、聚丙稀腈多孔膜上制各復(fù)合膜，可以顯著提高復(fù)合膜的滲透性。隨著復(fù)合技術(shù)的發(fā)展，可得到分離因子更大的膜。

2.2.2 反滲透膜

使用醋酸纖維素膜等其他膜材料普遍不能對堿土金屬鹽的脫除能力比對堿金屬鹽高的要求，而殼聚糖反滲透膜恰恰能夠做到。而且醋酸纖維素膜不耐堿耐酸，易滋生細(xì)菌，但殼聚糖能耐堿，交聯(lián)后的膜還具有耐酸性，在水中長期浸泡，強(qiáng)度下降也不大，也不易繁殖細(xì)菌，有利于長期使用

[1]許秀真.環(huán)保新型材料-殼聚糖多糖膜的研究進(jìn)展[J].廣州化工,2008,36(3):70-72.

[2]彭益強(qiáng),徐錦海,高超,李靜麗,賀淹才.從幾種真菌中提取幾丁質(zhì)和殼聚糖的研究,福建化工,2000.

[3]黃惠莉,林文鑾.黑曲霉菌體制備殼聚糖.化學(xué)研究與應(yīng)用,2004,16(4):575-579.

[4]楊迺嘉,鄭顯明;桑白皮中殼聚糖的分離與鑒定,天然產(chǎn)物研究與開發(fā),1999,11(5):38-40.

[5]汪錳,王湛,李政雄.膜材料及其制備.北京化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

[6]ZENG Xianfeng,RUCKENSTEIN E.Control of pore sizes in macroporous chitosan and chitin membranes[J].Ind Eng Chem Res,1996,35(11):4169-4167.

[7]ZENG Xianfeng,RUCKENSTEIN E.Cross-linked macropo?rous chitosan anion-exchange membranes for protein separations[J]. JMembr Sci,1998,148(2):195-205.

張毅（1988-）,男,重慶萬州人,碩士研究生,研究方向：餐廚垃圾資源化利用。

唐春紅，女，教授，從事植物資源綜合利用開發(fā)研究。