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甲壳质

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甲壳质（英语：chitin，IPA:/ˈkaɪtɪn/ ）又名几丁质，分子结构 (C8H13O5N)n，是一种含氮的多糖，由多数经N-乙酰修饰的D-葡糖胺及少数D-葡糖胺形成线性的聚合物；存于节肢动物外骨骼、软体动物骨骼、真菌以及某些藻类细胞壁中。

甲壳质分子结构。甲壳质是由两个N-乙酰葡糖胺作为单元，于β-1，4位置重复串联而成。

甲壳质有许多异名：“几丁聚糖”、“几丁寡糖”、“甲壳素”或“壳多糖”[1][2]，化学名为 8-(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡聚糖，也称为 聚（N-乙酰基-D-葡糖胺）。甲壳质的单体以 β-1,4-糖苷键连接，链长可达几百个N-乙酰葡糖胺单位。

描述

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蝴蝶的头部和胸部由坚硬的甲壳质板覆盖，而腹部由柔软的甲壳质覆盖，翅膀也是一层甲壳质膜。

甲壳质为长链状聚合物，是由约8000个葡萄糖的衍生物，N-乙酰葡糖胺作为单体聚合而成。甲壳质是自然界的一种半透明而坚固的材料，常见于真菌的细胞壁、节肢动物（如虾、蟹、昆虫、蝎子、蜈蚣）的外骨骼、软体动物的齿舌或喙突、鱼鳞。蝴蝶翅膀的鳞片上常有由甲壳质构成的层状、柱状或三维的纳米晶体结构，能以透过薄膜干涉而产生虹彩光泽。

甲壳质与属多糖的纤维素类似，都会构成纳米纤维或细毛状的晶体结构。在实际功能上，则近于构成皮肤的角蛋白，因为具有这些特性，甲壳质在医学和工业上具有实用价值。

甲壳质是 N-乙酰-D-氨基葡萄糖 多糖体，一同用 β-1,4模式（以相似的模式形成纤维素的葡萄糖单位），实际上甲壳质可能即是有一组氢氧根在一乙酰组替换的每单体纤维素上，增加在氢结合的聚合物之间，使聚合物增加强度。

甲壳质半透明、易弯、有弹性、十分坚韧，不过在节肢动物中它经常被更变，透过嵌入变硬的蛋白质基体里，形成大部分的外骨骼。通常昆虫的外骨骼不会更换，但幼虫或是虾蟹类会换壳，因为甲壳质构成的外壳不会成长。

甲壳质是天然聚合物之一。透过如细菌的微生物分泌的甲壳酶可加速破坏它的结构，由于甲壳质的分解对简单的糖类有感受器。如果需分析甲壳质，可借由生产酶，透过它把甲壳质分解到单糖和氨水。另外，尽管人类在食用虾或者螃蟹等节肢动物时会剥壳，但实际上并不需要，人类和哺乳类体内有消化甲壳质的酶，可以直接将吃掉的甲壳质分解成养分。

甲壳质与壳聚糖（一个甲壳质的更水溶性的纤维质衍生物，也称甲壳质）密切相关。它和化学的纤维素紧密相关，因为它是一种葡萄糖衍生物的长链，两种物质共构保护生物体。

词源

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“几丁”质是由英语 chitin 错误读音音译（/k/ 误为 /t͡ʃ/ ；/aɪ/ 误为 /ɪ/，古希腊语读作 /i/），而英语的 chitin 则是来自法语 chitine，最早出现在1821年。更早在拉丁语中便已经以 chitōn 称软体动物，系取词自古希腊语的 χιτον（khitōn），意为“衬衣”或“罩袍”。此词汇可再追溯到中闪米特语支的 kittan，系阿卡德语之 kitû 或 kita'um ，意思是亚麻或亚麻布，也可溯至苏美语的 gada 或 gida[3]。

历史

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1821年，法国南锡的植物园主管昂利·巴康诺特发现在真菌中有不溶于硫磺酸的物质。他称之为“Fungine”。[4]

性质

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甲壳质为白色无定性固体，不溶于水、弱酸碱液及有机溶剂，溶于浓盐酸；用酸可完全水解成甲壳胺（2-氨基葡萄糖）。

甲壳低聚糖（Chitooligosaccharides，简写CHOS）是由壳聚糖（chitosan）经水解后产生的一类低聚合度（n=2～20）、是指2个～10个单糖以糖苷键连接而成的糖类总称，分子式为(C6H11O4N)n[5]。

用途

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分解甲醛

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甲壳质经过特殊专利的制程与制备方式，经过脱乙酰后具有强大反应性的氨基(-NH2)可与许多有害气体进行化学反应，因此对于逸散至空气中的甲醛、TVOC等有毒气体皆能将其补捉分解，并转化成水和“肟”，对去除甲醛有强大的功效，无二次污染问题，达到最终净化空气之目的。2008年北京奥运比赛埸所及奥运村均使用甲壳质来处理甲醛污染问题。

工业上

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甲壳质在工业上被用于许多不同的用处。甲壳质被用于水和废水净化，作为稳定食物的食品添加剂和药品。甲壳质还可以作为染料、织物、黏合剂。工业的分离薄膜和离子交换树脂可用甲壳质制成。纸类加工时也使用甲壳质增加强度及修饰物化性。

医药上

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将甲壳质或壳聚糖纺成纤维，进而加工成外科用的可吸收手术缝合线、伤口敷料、人造皮肤等医用材料。[6][7]

甲壳质另外有一些不寻常的特性，例如加速人体伤口愈合，甲壳质甚至成为一个单独的伤口愈合剂。 在生医材料上的相关应用研究非常多，目前认为其具有良好的生物相容性、无生物毒性、价格低廉、容易改质、机械强度较好等优点。[8]

在高的甲壳质浓度的环境下，如使用贝壳类处理器相关联的工作，很容易发生哮喘。最近的研究表明，甲壳质在人的过敏性疾病，可能在一种途径中发挥作用。具体而言，以甲壳质处理的小鼠，发生过敏性反应，其特征在于：白细胞介素-4表达的先天免疫细胞的积聚。

美容上

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甲壳质对细胞无排斥力，具有修复细胞之功效，并能减缓过敏性肌肤。甲壳质中亦含有高效保湿成分，它的β葡聚糖也能有效使肌肤含水保湿。

外部链接

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参考文献

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  1. ^ http://www.tdais.gov.tw/htmlarea_file/web_articles/tdares/6158/TC02-105-29.pdf. http://www.tdais.gov.tw/htmlarea_file/web_articles/tdares/6158/TC02-105-29.pdf (PDF). [2016-04-28]. （原始内容存档 (PDF)于2016-05-30）.  外部链接存在于|title= (帮助)
  2. ^ 黄瀚宁; 吴彰哲. 湛藍奇蹟：蝦蟹殼中的寶貝–幾丁質. 《科学发展》2010年4月，448期，12 ~ 19页. 中华民国科技部. 2010-04-01 [2016-04-28]. （原始内容存档于2016-05-30）. 
  3. ^ 美國傳統英語詞典：2000第四版，條目鱉. [2007-04-02]. （原始内容存档于2007-03-13）. 
  4. ^ 死亡后的空贝壳：创造用强自然聚合体做成的一座废弃贝壳的山，甲壳质。现在化学家正在活用此物，史蒂芬·尼科尔，新代科学家发行1755，1991年2月9日。
  5. ^ Production of chitooligosaccharides and their potential applications in medicine. （页面存档备份，存于互联网档案馆） - PubMed - NCBI，Mar Drugs. 2010 Apr 27;8(5):1482-517. doi 10.3390/md8051482 .
  6. ^ 甲殼質及殼聚糖在紡織工業中的應用. [2015-06-10]. （原始内容存档于2013-02-03）. 
  7. ^ 方炜. 生物模擬範例簡介 Examples on Biomimic. 台大生机系. [2015-06-10]. （原始内容存档于2015-09-23）. 
  8. ^ 杨振，郭力. 壳聚糖及其衍生物在创伤修复领域的应用进展. [2018-08-13]. （原始内容存档于2018-08-13）. 
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