《天然高分子基新材料》丛书：甲壳素/壳聚糖材料及应用 epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024

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编辑推荐

　　

　　甲壳素/壳聚糖是自然界惟一大量存在的含氮碱性多糖，具有显著的物理、化学和生物学特性，在生物医药、环境保护、功能材料、食品、农业、日用品等领域有广泛的应用。本书在整合国内外甲壳素/壳聚糖新研究成果的基础上，重点介绍了甲壳素/壳聚糖的分子结构、基本性质、改性、不同形态材料的制备及其在相关领域的应用。该书适合作为天然高分子、材料科学、环境科学与工程、生物医药、食品和农业专业师生的学习和教学参考书，也可以作为从事多糖研究开发人员的科技参考书。
　　

内容简介

　　《<天然高分子基新材料>丛书：甲壳素/壳聚糖材料及应用》为《天然高分子基新材料》丛书之一。甲壳素/壳聚糖是自然界中大量存在的含氮碱性多糖，具有显著的物理、化学和生物学特性，在生物医药、环境保护、功能材料、食品、农业、日用品等领域有广泛的应用。本书在整合国内外甲壳素/壳聚糖新研究成果的基础上，重点介绍了甲壳素/壳聚糖的来源、分子结构、基本性质、改性方法、不同形态材料的制备及其在食品工业、生物医药材料、农业、药妆品、纺织及环境等方面的应用。
　　该书既叙述了一些在甲壳素/壳聚糖结构和性质研究方面的新进展，也介绍了一些甲壳素/壳聚糖在材料应用领域的新成果和发展趋势，不仅适合作为天然高分子、材料科学、环境科学与工程、生物医药、食品和农业专业师生的学习和教学用书，而且可以作为从事多糖研究开发人员的科技参考书。

作者简介

　　杜予民教授，博士生导师
　　1961年毕业于武汉大学化学系，1982~1985年国家公派赴日本东京大学作访问学者进修，1991年和1994年分别在东京大学和美国哥伦比亚大学作访问教授研究。现为武汉大学资源与环境学院生物质资源化学专业教授，享受特殊津贴的有突出贡献专家。中国化学会甲壳素专业委员会主任，武汉大学甲壳素研究开发中心主任。
　　长期以来，从事生物质多糖、糖蛋白分子结构与功能构效关系的基础与应用研究，特别是在甲壳素、壳聚糖改性与组装的分子设计及其功能化应用研究中，较系统研究了基于壳聚糖及其衍生物、复合物的抗菌活性，并首先提出其抗菌机理的分子模型；基于壳聚糖分子参数调控衍生物，复合物合成过程的量化方法，创建了特定功能的生物材料；开发了一步法制备甲壳素衍生物新工艺，并采用分子构型转化技术提高产品产率3倍，同时产品品质也得到提高。已获得授权发明专利68件；发表论文400余篇，其中SCI收录220余篇。获得国家自然科学奖二等奖1项（第二完成人），省部级一、二等奖5项。2013年12月山东省政府授予“泰山学者蓝色产业计划专家”称号，并入选材料科学领域2014年爱思唯尔“中国高被引学者”榜单。

内页插图

目录

第1章概论001
1．1甲壳素/壳聚糖的发现与发展史003
1．1．1甲壳素/壳聚糖的发现003
1．1．2甲壳素/壳聚糖研究与发展史004
1．1．3甲壳素/壳聚糖衍生物研究与发展005
1．2甲壳素/壳聚糖科学与材料研究新进展008
1．2．1甲壳素/壳聚糖大分子结构的确立008
1．2．2甲壳素在龙虾壳角质层中分布的层次结构012
1．2．3甲壳素/壳聚糖材料研究新进展013
参考文献031
第2章甲壳素/壳聚糖的分子结构035
2．1甲壳素/壳聚糖的来源和提取036
2．1．1甲壳素/壳聚糖的来源036
2．1．2甲壳素/壳聚糖的提取037
2．2甲壳素/壳聚糖的一级结构038
2．2．1化学组成038
2．2．2官能团039
2．2．3化学键040
2．3甲壳素的二级结构041
2．3．1甲壳素链尺寸041
2．3．2氢键与甲壳素链形态041
2．4甲壳素的三级结构046
2．4．1晶态047
2．4．2取向051
2．4．3聚集行为研究053
2．5液晶态056
2．6织态057
2．7甲壳素/壳聚糖结构表征058
2．7．1红外光谱分析059
2．7．2核磁共振分析062
2．7．3X射线光谱069
2．7．4紫外可见光谱071
2．7．5质谱分析072
参考文献076
第3章分子量、脱乙酰度与结晶度083
3．1分子量084
3．1．1甲壳素/壳聚糖分子量084
3．1．2分子量分布086
3．1．3分子量测定087
3．2脱乙酰度102
3．2．1脱乙酰度与溶解性102
3．2．2脱乙酰度与链刚度105
3．2．3脱乙酰度的测定107
3．3结晶度111
3．3．1不同类型甲壳素及壳聚糖的结晶度111
3．3．2结晶度的测定113
参考文献114
第4章甲壳素/壳聚糖基本性质119
4．1甲壳素、壳聚糖的物理性质120
4．1．1溶解性120
4．1．2再生性123
4．1．3热性质124
4．1．4透气性125
4．1．5渗透性126
4．2甲壳素、壳聚糖化学性质127
4．2．1阳离子聚电解质性127
4．2．2金属螯合性129
4．2．3多功能反应性130
4．3甲壳素/壳聚糖生物学性质133
4．3．1抗菌性133
4．3．2生物降解性136
4．4生物相容性137
参考文献140
第5章甲壳素/壳聚糖改性143
5．1物理改性144
5．1．1热处理144
5．1．2机械碾磨145
5．1．3电离辐射145
5．1．4等离子体145
5．1．5微波处理146
5．1．6超声降解147
5．1．7共混147
5．2共混改性147
5．2．1壳聚糖与可降解聚合物共混材料147
5．2．2壳聚糖与填料共混复合改性159
5．3化学改性168
5．3．1酸解168
5．3．2衍生化170
5．3．3接枝共聚177
5．3．4交联179
5．4生物法改性180
5．4．1酶水解180
5．4．2酶催化186
参考文献188
第6章甲壳素/壳聚糖材料形态与功能193
6．1微纤化194
6．1．1湿法纺丝194
6．1．2静电纺丝195
6．1．3其他方法198
6．2原膜化200
6．2．1非对称膜200
6．2．2多孔膜201
6．2．3共混膜/复合膜202
6．3凝胶化204
6．3．1水凝胶204
6．3．2气凝胶213
6．4微球化214
6．5纳米粒子216
参考文献221
第7章食品工业中的应用225
7．1食品226
7．1．1抗微生物活性226
7．1．2抗氧化活性230
7．1．3功能性益生元230
7．1．4增强钙的吸收232
7．2饮料232
7．2．1澄清剂232
7．2．2稳定剂234
7．2．3络合剂234
7．2．4饮用水净化235
7．2．5酸度调节剂235
7．2．6抗菌剂235
7．3功能性食品236
7．3．1抗高血压活性236
7．3．2抗糖尿病活性、降胆固醇作用239
7．3．3免疫刺激性和抗肿瘤作用243
7．3．4抗氧化活性247
7．3．5甲壳素/壳聚糖及其衍生物的抗炎症作用249
参考文献251
第8章生物医用材料中的应用257
8．1药物缓控释载体材料258
8．1．1壳聚糖基纳米载体259
8．1．2壳聚糖基微米载体263
8．1．3壳聚糖缓释片与壳聚糖缓释膜265
8．1．4壳聚糖缓释凝胶265
8．2医用敷料268
8．2．1甲壳素/壳聚糖敷料268
8．2．2甲壳素/壳聚糖衍生物敷料272
8．2．3甲壳素/壳聚糖复合敷料274
8．2．4甲壳素/壳聚糖载药敷料279
8．3止血和抗凝血作用283
8．3．1甲壳素、壳聚糖及其衍生物的止血作用284
8．3．2壳聚糖及其衍生物的抗凝血作用287
8．4组织工程材料288
8．4．1皮肤组织工程中的应用289
8．4．2软骨组织工程中的应用290
8．4．3骨组织工程中的应用291
8．4．4神经组织工程中的应用292
8．4．5牙周组织工程中的应用294
8．4．6其他组织工程中的应用296
8．5生物传感器297
8．5．1基质固定化方法298
8．5．2壳聚糖在生物传感器上的应用301
8．5．3壳聚糖-纳米复合材料在传感器中的应用305
参考文献306
第9章农业上的应用315
9．1植物生长调节剂316
9．1．1壳寡糖316
9．1．2壳聚糖衍生物317
9．2种衣剂318
9．3抗寒剂与土壤改良剂319
9．4植物病害抑制剂321
9．4．1抗细菌323
9．4．2抗真菌324
9．4．3抗病毒324
9．4．4抗虫害326
9．5果蔬保鲜剂326
9．6饲料添加剂328
参考文献331
第10章其他方面的应用335
10．1药妆品336
10．1．1类透明质酸多糖336
10．1．2甲壳素纳米纤维及其衍生物340
10．1．3功效性及安全性评价345
10．2纺织品染色与后处理应用346
10．2．1壳聚糖在染色中的应用346
10．2．2壳聚糖在纺织品后处理中的应用348
10．2．3壳聚糖纤维在纺织中的应用352
10．3造纸工业的应用354
10．3．1表面施胶剂354
10．3．2纸张增强剂355
10．3．3助留助滤剂357
10．3．4特种纸助剂359
10．4环境保护中的应用360
10．4．1土壤修复360
10．4．2水处理362
参考文献366

前言/序言

　　生物经济是建立在生物资源可持续利用和生物技术基础之上，而不完全依赖于化石资源的一种新经济形态。它的创建正在挑战并推动着传统工业、农业、林业等产业的发展，引起了工业界、学术界和政府的高度关注和协力应对，以形成新的资源配置和利用。在材料科学领域，基于“可持续发展”和“环境保护”两方面的考虑，利用可再生的生物质创造新材料同样面临着重要的发展机遇。显然，这是由于化石资源的日益枯竭及其产品对环境造成不同程度的污染所致。
　　在可再生的生物质中，天然高分子占据非常重要的地位。天然高分子是一类来源于自然界广泛存在的动物、植物以及微生物中的大分子有机物质，主要包括多糖（如纤维素、甲壳素/壳聚糖、淀粉、透明质酸等）、蛋白质（植物蛋白如大豆蛋白，动物蛋白如蚕丝、各类酶等）以及木质素、天然橡胶、天然聚酯等。它们是自然界赋予人类最重要的物质资源和宝贵财富。天然高分子，可以被直接利用及通过化学或物理方法构建成新的功能材料，也可以制备成各种化工原料、生化品、低聚物及生物柴油等。广义的天然高分子还包括天然高分子衍生物以及用天然有机物质作为原料通过生物合成、化学合成或复合而形成的各种高分子材料（如聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、生物基弹性体等）。天然高分子材料废弃后很容易被土壤中的微生物降解和害化处理，是典型的环境友好材料。
　　当前，化学科学发展的趋势之一是致力于解决人类社会中的环境问题并促进世界的可持续发展。近年来，科学界和工业界正在积极关注建立环境友好的技术和方法及基于天然高分子的“绿色”产品和材料的研究与开发。很多全球性大公司对于生物质材料、生物燃料及相关的加工技术都制订了高瞻远瞩的发展计划，尤其瞄准天然高分子基新材料在生物医药、纺织、包装、运输、建筑、日用品，乃至光电子器件等诸多领域的应用前景。美国能源部(DOE)预计，在2020年源于植物生产的基本化学结构材料将增加到10％，而在2050年将达到50％。可见，天然高分子基新材料领域的研究及应用正在蓬勃展开，它们必然带动农业、绿色化学、生物医学、可生物降解材料以及纳米技术、生物技术、分子组装等多学科的发展，终将对人类的生存与健康和世界经济发展起不可估量的作用。
　　顺应于天然高分子科学与技术的发展，迫切需要该领域的科技工作者对这些生物质大分子及其改性材料的基本概念、基础理论、实验技术、应用前景以及学科的发展历史和最新研究成果有足够的了解和认识，因此亟须有套权威丛书来系统介绍它们。同时，为了培养一大批从事天然高分子材料科学与技术的科技人才，极力促进各相关知识领域及其应用产业链间资源与信息的整合，也急需一套全面、系统介绍天然高分子材料与应用的专著供大家参考。为此，我受化学工业出版社邀请，专门组织我国长期从事天然高分子研究的老、中、青年专家、教授共同编写了《天然高分子基新材料》丛书（共10册）。该丛书包括《纤维素科学与材料》、《蚕丝、蜘蛛丝及其丝蛋白》、《甲壳素/壳聚糖材料及应用》、《木质素化学及改性材料》、《大豆蛋白质科学与材料》、《淀粉基新材料》、《多糖及其改性材料》、《天然橡胶及生物基弹性体》、《聚乳酸》和《微生物聚羟基脂肪酸酯》。我国可利用的生物质资源极其丰富，相关研究和产业化也取得了长足发展。尤其近几年，我国在纤维素低温溶解、天然高分子纺丝、丝蛋白和多糖结构功能解析、生物塑料和生物基弹性体等方面取得了一系列国际瞩目的研究成果。本套书以高质量、科学性、准确性、系统性和实用性为目标，图文并茂、深入浅出地表述，具有科普性强，内容新颖、丰富的特点；不仅全面介绍了许多重要天然高分子材料的基本概念、基础理论、实验技术以及最新研究进展和发展趋势，也反映了所有编著者在各自领域的研究成果和经验积累，涵盖了天然高分子基新材料基础研究和应用的诸多方面，便于读者拓展思路、开阔眼界。
　　历经近两年时间，这套《天然高分子基新材料》丛书即将问世。在此，我衷心地感谢杜予民教授（武汉大学）、邵正中教授（复旦大学）、陈国强教授（清华大学）、张立群教授（北京化工大学）、王玉忠教授（四川大学）、张洪斌教授（上海交通大学）、
　　任杰教授（同济大学）、陈云教授（武汉大学）、黄进教授（武汉理工大学）、蔡杰教授（武汉大学）等积极热心地参加并负责完成了书稿。同时，他们的很多研究生也参与了这项工作，并在文献查阅和翻译外文资料以及编写、制图等方面付出了艰辛的劳动。尤其，一些国内外知名专家如江明院士（复旦大学）、Gregory F Payne教授（美国马里兰大学）、张厚民教授（Hou-min Chang，美国北卡罗来纳州立大学）、谢富弘教授（Fu-hung Hsieh，美国密苏里大学哥伦比亚分校）、王彦峰教授（武汉大学中南医院）和杨光教授（华中科技大学）等热情地为这套书提出了一些宝贵的意见，在此一并表示感谢。最后，也感谢化学工业出版社为这套书的出版所做的一切努力。
　　资源、健康、环境与发展是人类关心的根本问题。我们期待本套书的出版对天然高分子基材料的创新和技术进步及国民经济的发展有积极的促进作用，进而有效地提升我国天然高分子研究的国际地位，推动整个学科的全新发展。我衷心地希望更多的教师、研究生、工程师、生物学家及高分子学家能参与到天然高分子基新材料的研究、开发及应用行列，共同推进人类社会的可持续发展，共建我们美丽的家园。
　　中科院院士
　　武汉大学教授
　　2014年2月28日

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