1. 研究目的与意义

几丁质(Chitin)是真菌细胞壁的常见成分，与真菌细胞的发生和维持以及分隔的形成有关，对真菌生长和功能方面具有特殊的重要意义。几丁质也大量存在于昆虫和甲壳类动物甲壳之中,于是几丁质又被称为甲壳质。甲壳质的化学结构与纤维素十分相似,其差别在于每个葡萄糖单元的Ｃ-2羟基被置换了,在甲壳质中是乙酰氨基(ＮＨＣＯＣＨ2)。甲壳质按晶体结构分为α、β、γ 三种晶体,其中自然界中存在的甲壳质多为α-型甲壳素,它含量最多,最稳定,广泛存在于甲壳类动物、昆虫和部份微生物细胞壁中。此材料含有-NH2基、-OH基，易于修饰，可生成性能各异的各种衍生物，而甲壳质脱乙酰化后最重要的衍生物是壳聚糖。据研究资料估计自然界中每年生成的几丁质约有一百亿吨，在所有天然聚合物中储量占第二位，仅次于纤维素，资源十分丰富。近年来几丁质的应用开发越来越广泛，大量用于工业、农业、医学、环保、生物工程等领域。高粘度的几丁聚糖是天然的阳离子絮凝剂，对蛋白质、活性污泥具有很强的吸附作用，可以从食品加工的废水中回收蛋白质。在味精生产中作为菌体絮凝材料，沉降谷氨酸，提高得率。在食品工业中，用做酒类、果汁、醋的澄清剂，提高商品档次。利用几丁质、几丁聚糖的螯合性能，可有效搜集废水中有毒重金属离子，吸附汞、镉等重金属。几丁聚糖分子结构上氨基对蛋白质亲和力较强，可用做多种酶的固定化载体。利用氨基的杀菌性能，可将几丁质、几丁聚糖用于农业中浸泡种子，能有效防治病虫害^，达到增产的效果。几丁质、几丁聚糖作为一种新型生产材料，在印染、造纸、烟草、日用化工等很多高科技领域都占有一席之地，日益受到人们的青睐，其研究与开发已延伸了几丁质的人工合成、化学改造、修饰衍生等许多方面，并展现了越来越好的发展前景。

当今，我国各类甲壳质及衍生物产品的特征综合评估表明，一是多数产品为普通尺寸甲壳质及衍生物或其初级改性产物；二是普通尺寸甲壳质及衍生物也仅作为药用配伍材料；未能真正展示甲壳质的生物活性和优异医学特性的全貌，而现代纳米技术是解决上述问题的重要途径。纳米科技涉及几乎现有全部科学技术领域，是现代科学与先进工程技术的结合产物。使人类改造自然的能力直接延伸到分子和原子水平，其最终目标是人类可按自己的意志操纵单个原子，在纳米尺度上制造特定功能产品，实现生产方式的飞跃。纳米技术领域由纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米摩擦学、纳米测量学、纳米化学、纳米物理学等学科构成。而纳米材料学包括：纳米材料制备技术、纳米颗粒表面的控制、改性和修饰技术以及把纳米材料应用于各种高技术领域和传统产业升级换代。纳米材料具有3个共同结构特征：①纳米尺度的结构单元或特征，维度尺寸在纳米数量级（1100nm）；②有大量的界面或自由表面；③各纳米单元之间存在着或强或弱的相互作用。由于上述结构的特殊性，使纳米材料具有独特效应表面效应、体积效应和宏观量子隧道效应，因而纳米材料在性能上与传统概念上相同组成的常规尺寸或微米尺寸材料有非常显著的差异，表现出许多优异的特性和全新的功能，在广泛的物质领域显示出极佳的应用前景。纳米生物学是在纳米尺度上应用生物学原理发现和研究此领域新现象的科学。

2. 国内外研究现状分析

从上世纪30年代到70年代，几丁质的研究受到的较大的重视，几丁质的制备、研究取得了长足的进步。1934年在美国首次出现了关于工业制备壳聚糖的专利和制备甲壳素薄膜、甲壳素纤维的专利，并且在1941年制备出了壳聚糖人造皮肤和手术缝合线。上个世纪70年代开始，继美国波士顿会议之后，八十年代中期，甲壳素的研究重心转到了日本，从1980年到1990年中，日本几乎每3天就申请一项专利。日本的许多食品和保健品中都添加有甲壳素或其衍生物。日本政府认为几丁质、几丁聚糖是人类可以用仅次于纤维素的第二大类生物资源，率先将几丁质、几丁聚糖的研究开发列入政府机能性食品攻关项目。日本政府利用十年时间，投资六十亿日元，委托全国十三所大学研究几丁质、几丁聚糖作为增进人类健康的机能性食品及其他多学科的应用。因而，自八十年代末开始近十年来，几丁质、几丁聚糖在医学、食品、农业、生物制品等方面的应用有了突破性进展。日本鸟取大学农学部以几丁质为原料，制成几丁质凝胶衍生物，作为降低胆固醇和甘油三酯，降低血液粘度，防止血栓生成的药品，药效颇佳。日本一家纤维公司利用美国特立华大学海洋研究学院研制的一种含有机锗和氯化锂混合物的新溶剂，有效溶解几丁质并不破坏其分子结构，将其与纤维缠在一起制成新型的强韧手术缝合线。这种手术缝线在一定时期内可被人体自动溶解、吸收，无排斥反应，可避免各种过敏反应，还省去了拆线的麻烦。日本优尼佳公司利用几丁质、几丁聚糖有促进伤口愈合的功能，以人工皮肤为目标，利用几丁质用湿式纺织法加工成丝，制成非织布的纤维薄膜，用它贴在烧伤、外伤的患部，可避免移植动物皮的发疹、发热等副作用，还有止痛、护肤、疗伤一次完成的特点。九十年代初，俄罗斯库页岛一名儿童烧伤面积达百分之八十，当地医院无法治疗，送到日本北海道扎幌医院急救，用这种人工皮肤使儿童得救，在世界上一时传为佳话。几丁质、几丁聚糖对人体的特殊作用已为全球所关注。

我国从上世纪50年代开始研究几丁质，大体可分为三个阶段。五十年代至六十年代为第一阶段。包光迪先生专著甲壳质的利用是这一时期的代表作。六十年代中期，我国有水产加工企业，如大连水产制品厂、天津水产供销公司塘沽加工厂、青岛水产供销公司加工厂等，利用本厂加工虾蟹的废弃甲壳进行综合利用，研制加工成几丁质、几丁聚糖，主要供国内印染行业使用。当时国内使用几丁质、几丁聚糖的印染厂家有天津染化八厂、上海助剂厂等。这些厂家用国产的几丁质、几丁聚糖代替由西德进口的阿克拉明，作为印染行业的助剂。至文革后停产的几年之中，全国共生产几丁质、几丁聚糖约二百吨，为国家节省了几万美元的外汇，为国家经济建设做出了一定贡献。七十年代末，美国波士顿会议之后，几丁质、几丁聚糖的研究又掀起波澜，引起了我国科技工作者的极大兴趣，几丁质、几丁聚糖的研究进入了蓬勃发展的第二阶段。很多高等院校、科研院所、厂矿企业的科研机构都申报专项例题，查阅国内外文献研究几丁质、几丁聚糖的特性和应用，有些已转为生产力，进行科技成果转让。八十年代初，山东省即墨市一家由李兆理先生任厂长的村办企业，利用养虾业蓬勃发展的有利时机，在有关专家的指导下恢复了几丁质、几丁聚糖的工业生产，至今已十余年，现已发展成为山东省很有名气的即墨市利中甲壳质厂。继山东即墨之后，现在山东青岛、威海、济南、辽宁大连、营口、江苏连云港、南通、浙江玉环、舟山、福建厦门、广东湛江、广西北海等地都有颇具规模的甲壳质厂，每年总产量约二、三百吨，产品大多为工业级产品，约2／3销往日本、美国等地，1／3为国内印染、造纸、卷烟、制药及科研部门使用。1996年年底，我国首届甲壳质学术研讨会在北京召开，盛况空前，这标志着我国几丁质、几丁聚糖的研究进入了新的历史时期，也将是跨世纪的第三个阶段。

自八十年代初至今，经过十几年的探索，国内外科学家开发几丁质、几丁聚糖的重大成果，引起了国家科委有关部门的重视。今年，几丁质、几丁聚糖的有关课题已列入国家科委九五攻关计划。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容主要集中在几丁质的纯化，用仪器观察脱乙酰化度，根据仪器分析的结果确定所研究的河蟹壳中几点质的构型等。具体实验过程的简要步骤包括：1.制备：将河蟹壳洗净、凉干后称取20g，剪成大小1cm左右的碎片。2.处理：经1m氢氧化钠，大量蒸馏水以及1m盐酸分别浸泡处理，除去脂类、蛋白质、色素、碳酸钙等杂质，再经水洗至中性，就得到纯净的几丁质，这种方法，几丁质的得率一般可达到1520％。

1-2周，查资料，了解几丁质纯化的基本原理及影响因素，建立从河蟹壳食品中纯化提取alpha-几丁质的基本方法。

3-4周，基本掌握实验技能，根据文献提供的参数设计并优化实验方案。

4. 研究创新点

螃蟹壳，虾壳等天然生物在自然界中较为多见，且为大多作为食用后的废弃物，研究蟹壳，虾壳中的有用成分，从这些可再生资源中提取多糖类物质，可以为工业、农业、医学、环保、生物工程等领域提供更多有用的新新能源，并且可作为纳米材料的新来源。本次实验在以往实验的基础上分三组分进行，分别以一次、两次、三次进行不同轮的漂白，比较不同漂白条件下实验结果的影响。