高分子物理化学全套课件

1、主要内容主要内容 2.1 2.1 多糖类多糖类 2.2 2.2 天然橡胶天然橡胶 2.3 2.3 蛋白质蛋白质 2.4 2.4 核酸核酸 2.1 2.1 多糖类多糖类 2.1.1 2.1.1 纤维素纤维素 2.1.2 2.1.2 淀粉淀粉 2.1.3 2.1.3 甲壳素、壳聚糖甲壳素、壳聚糖 2.1.4 2.1.4 其他（海藻酸钠等）其他（海藻酸钠等） OOHHHHHHOHHOCH2OHOOHHHHHHOHCH2OHOOHHHHCH2OHOHHOHOOH14142356n- 214 图图2-1 2-1 纤维素的纤维素的 结构式结构式2.1 2.1 多糖类多糖类2.1.1 2.1.1 纤维素纤维

2、素 纤维素（纤维素（cellulosecellulose）可看成是）可看成是n n个聚合的个聚合的 D-D-葡萄糖酐葡萄糖酐( (即失水葡萄糖即失水葡萄糖) )。写成通式。写成通式(C(C6 6H H1010O O5 5) )n n-1,4- 苷键连接而成的线型高分子 1838 1838年法国科学家佩因（年法国科学家佩因（PayenPayen）从）从木材提取某种化合物的过程中分离出的木材提取某种化合物的过程中分离出的一种物质，由于这种物质是在破坏细胞一种物质，由于这种物质是在破坏细胞组织后得到的，因而佩因把它称为组织后得到的，因而佩因把它称为cell(cell(细胞细胞) )和和lose(lo

3、se(破坏破坏) )组成的一个新组成的一个新名词名词“cellulosecellulose”。 2.1.1 2.1.1 纤维素纤维素 植物每年通过光合作用，能产生出植物每年通过光合作用，能产生出10001000亿吨纤亿吨纤维素，是纤维素最主要的来源。棉花是自然界中维素，是纤维素最主要的来源。棉花是自然界中含量最高的纤维素纤维，其纤维素含量为含量最高的纤维素纤维，其纤维素含量为909098%98%。而木材是纤维素化学工业的主要原料，木材的主而木材是纤维素化学工业的主要原料，木材的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素要成分是纤维素、半纤维素和木质素( (见表见表2-1)2-1)。2.1.1 2.1.

4、1 纤维素纤维素表表2 21 1 木材的主要组成比木材的主要组成比( () )树种纤维素半纤维素木质素针叶木505515202530阔叶木5055202520252.1.1 2.1.1 纤维素纤维素 半纤维素半纤维素是指纤维素以外的碳水化合物是指纤维素以外的碳水化合物( (少少量果胶和淀粉除外量果胶和淀粉除外) )，它是由两种或两种以上，它是由两种或两种以上单糖残基组成的不均一聚糖，大多带有短侧链。单糖残基组成的不均一聚糖，大多带有短侧链。 OO HHHHHHHO HHOO HOO HHHHCH2O HHHHOHOO HOO HHHHHHO HHOO HCH2O HOO HHHHHHO HHO

5、O HCH2O HOO HHHHHHO HCH3OO HCH2O HOO HHHHHHHO HHOO HD 木 糖D 甘 露 糖D 葡 萄 糖D 半 乳 糖L 阿 拉 伯 糖4 O 甲 基 D 葡 萄 糖图图2-2 2-2 组成半纤维素的糖残基组成半纤维素的糖残基2.1.1 2.1.1 纤维素纤维素木质素的组成单元木质素的组成单元OOCH3CCCOOCH3CCCOCCCCH3O(a)(b)(c) 木质素木质素是由苯丙烷结构单元组成的具有是由苯丙烷结构单元组成的具有复杂三维空间结构的非晶高分子。复杂三维空间结构的非晶高分子。 2.1.1 2.1.1 纤维素纤维素随机聚合的复杂结构随机聚合的复杂结

6、构 广泛用于水泥、石膏、石灰、墙衬等化学建材中作为广泛用于水泥、石膏、石灰、墙衬等化学建材中作为粉状增强纤维添加剂使用。粉状增强纤维添加剂使用。 适用于沥青路面、乳胶漆、油漆、凹凸花纹粒、保温适用于沥青路面、乳胶漆、油漆、凹凸花纹粒、保温材料、耐水材料、耐水 腻子、保温砂浆、外墙腻子、瓷砖粘结剂、嵌腻子、保温砂浆、外墙腻子、瓷砖粘结剂、嵌缝石膏、水泥预制板及墙衬等。缝石膏、水泥预制板及墙衬等。 木质素的应用木质素的应用木质素磺酸钠木质素磺酸钠 木质素磺酸钠是纤维素工业的副产物。木质木质素磺酸钠是纤维素工业的副产物。木质素磺酸钠减水剂系改性木质素磺酸钠，系粉状素磺酸钠减水剂系改性木质素磺酸钠，系

7、粉状低引气性缓凝减水剂，属于阴离子表面活性物低引气性缓凝减水剂，属于阴离子表面活性物质，对水泥有吸附及分散作用，能改善混凝土质，对水泥有吸附及分散作用，能改善混凝土各种物理性能。可复配成早强剂、缓凝剂、防各种物理性能。可复配成早强剂、缓凝剂、防冻剂、泵送剂等，与萘系高效减水剂复配后制冻剂、泵送剂等，与萘系高效减水剂复配后制成的液体外加剂基本没有沉淀产生。符合混凝成的液体外加剂基本没有沉淀产生。符合混凝土外加剂国家标准。土外加剂国家标准。 植物具有叶绿素，它在阳光下吸收了植物具有叶绿素，它在阳光下吸收了太阳辐射能。这种能量使太阳辐射能。这种能量使COCO2 2和水在植物体和水在植物体内进行有机合

8、成，生成单糖。这个过程称内进行有机合成，生成单糖。这个过程称为光合作用，其化学反应式示于图为光合作用，其化学反应式示于图2-42-4。 2.1.1 2.1.1 纤维素纤维素6 H2O6 C O2OO HHHHHHO HH OO HC H2O HH OHHHCHCCCCH OHC H2O HHOO HO HO HHHO HOC H2O HHO HHO H6 O2 D 葡 萄 糖 D 葡 萄 糖+光叶 绿 素+123456123456123456图图2-4 2-4 产生产生葡萄糖葡萄糖的光合作用反应式的光合作用反应式2.1.1 2.1.1 纤维素纤维素 在酶的帮助下，葡萄糖通过反应活性在酶的帮助下

9、，葡萄糖通过反应活性很高的磷酸酯衍生物进行聚合。首先很高的磷酸酯衍生物进行聚合。首先1 1位位羟基被磷酸酯化，衍生成具有高反应活羟基被磷酸酯化，衍生成具有高反应活性的尿定葡萄糖磷酸酯性的尿定葡萄糖磷酸酯葡萄糖葡萄糖(UDP-(UDP-葡葡萄糖萄糖) )。UDP-UDP-葡萄糖受到其它葡萄糖分子葡萄糖受到其它葡萄糖分子的进攻而聚合生成纤维素。反应方程如的进攻而聚合生成纤维素。反应方程如图图2-52-5所示。所示。2.1.1 2.1.1 纤维素纤维素图图2-5 2-5 纤维素的生成反应纤维素的生成反应OO HHHHHHO HH OC H2O HOO HHHHHHO HC H2O HOO HHHHC

10、 H2O HOHHO HOO H14142356n - 214OO HHHHC H2HHO HH OH OOPOOOPOOOOC H2HHHO HO HHNCNC HC HCHOOU D P 葡 萄 糖+D 葡 萄 糖纤 维 素 纤维素纤维素有三个活泼的羟基，是一种多有三个活泼的羟基，是一种多元醇化合物，经化学反应后主要形成纤元醇化合物，经化学反应后主要形成纤维素酯和纤维素醚两大类纤维素衍生物。维素酯和纤维素醚两大类纤维素衍生物。纤维素衍生物的取代度纤维素衍生物的取代度( (替代度替代度) )定义为定义为平均每个葡萄糖残基上被取代的羟基数。平均每个葡萄糖残基上被取代的羟基数。纤维素衍生物的最大

11、取代度为纤维素衍生物的最大取代度为3 3，取代度，取代度可以不是整数。可以不是整数。2.1.1 2.1.1 纤维素纤维素 纤维素不溶于水和一般有机溶剂，因为纤维纤维素不溶于水和一般有机溶剂，因为纤维素分子内和分子间存在大量氢键（图素分子内和分子间存在大量氢键（图2-62-6）。所有）。所有纤维素衍生物的溶解性都得到改善，从而得到广纤维素衍生物的溶解性都得到改善，从而得到广泛应用。溶解性改善的原因是取代破坏了纤维素泛应用。溶解性改善的原因是取代破坏了纤维素分子间的氢键强相互作用。分子间的氢键强相互作用。 图图2-6 2-6 纤维素分子内和分子间的氢键纤维素分子内和分子间的氢键1 1纤维素酯纤维素

12、酯 纤维素与硝酸或醋酸酐作用后便生成纤维素硝酸酯或纤维素与硝酸或醋酸酐作用后便生成纤维素硝酸酯或醋酸酯，俗称硝酸纤维素或醋酸纤维素。醋酸酯，俗称硝酸纤维素或醋酸纤维素。 一般不容易完全酯化生成三硝酸酯一般不容易完全酯化生成三硝酸酯( (含含N: 14.14%)N: 14.14%)。 N%: 12.5-13.8% N%: 12.5-13.8% 火棉火棉 无烟火药。无烟火药。 N%: 10.5-12% N%: 10.5-12% 胶棉胶棉 制喷漆。制喷漆。 醋酸纤维素中应用最广的是二醋酸纤维素，因为它溶醋酸纤维素中应用最广的是二醋酸纤维素，因为它溶于廉价的溶剂于廉价的溶剂( (如丙酮如丙酮) )中。

13、中。 OHOHHNO3(CH3CO)2OONO2OH2OCOCH3CH3COOHCell+Cell+纤维素纤维素硝酸酯Cell+纤维素Cell+纤维素醋酸酯 18911891年克罗斯（年克罗斯（CrossCross）、贝文）、贝文(Bevan)(Bevan)和比德尔（和比德尔（BeadleBeadle）等首先用纤维素浆粕）等首先用纤维素浆粕与二硫化碳和烧碱反应，制成纤维素黄酸与二硫化碳和烧碱反应，制成纤维素黄酸钠，这种纤维素的衍生物能在稀碱中溶解，钠，这种纤维素的衍生物能在稀碱中溶解，溶解后的溶液像胶水一样，粘度很大，因溶解后的溶液像胶水一样，粘度很大，因而被命名为而被命名为“粘胶粘胶”。粘胶

14、遇酸后。纤维。粘胶遇酸后。纤维素又重新析出。根据这一原理。素又重新析出。根据这一原理。18931893年发年发展成为一种制备化学纤维的方法，产品称展成为一种制备化学纤维的方法，产品称为为粘胶纤维粘胶纤维的化学纤维，并申请了专利。的化学纤维，并申请了专利。 纤维素与纤维素与NaOHNaOH和二硫化碳反应可制得纤维素和二硫化碳反应可制得纤维素黄黄酸钠，酸钠，它也是一种纤维素的酯类。将此液体喷丝到酸性凝固它也是一种纤维素的酯类。将此液体喷丝到酸性凝固液中得到的纤维称液中得到的纤维称再生纤维素再生纤维素，俗称粘胶法人造丝；，俗称粘胶法人造丝；若在酸性凝固液中再生成薄膜状，称为玻璃纸，亦即若在酸性凝固液

15、中再生成薄膜状，称为玻璃纸，亦即赛璐玢赛璐玢(Cellophane)(Cellophane)。 OHNaOHCS2OCSSNaH2SO4OOHCSCS2SNaH2ONa2SO4Cell+纤维素黄酸钠Cell+Cell+12Cell+12再生纤维素注意：不是磺酸钠。磺酸钠是注意：不是磺酸钠。磺酸钠是R-SO3Na粘胶纤维即再生纤维素粘胶纤维即再生纤维素所谓“纯棉”，按国家标准，棉的含量高于95%，而不是100%。我国称高性能粘胶纤维为我国称高性能粘胶纤维为“富强纤维富强纤维”。 富强纤维生产特点：富强纤维生产特点：(1)(1)采用纯度较高，分子量较大的浆粕；采用纯度较高，分子量较大的浆粕；(2)

16、(2)为减少纤维素分子在加工中的降聚，为减少纤维素分子在加工中的降聚， 富强纤维应该在常温下进行浸渍和粉碎。富强纤维应该在常温下进行浸渍和粉碎。 (3)(3)纺丝凝固浴组成也与粘胶纤维生产不同。纺丝凝固浴组成也与粘胶纤维生产不同。 (4)(4)凝固浴温度和纺丝速度都比粘胶纤维低凝固浴温度和纺丝速度都比粘胶纤维低(5)(5)在进行碱纤维素的磺酸化反应时，使用在进行碱纤维素的磺酸化反应时，使用 较多的二硫化碳，其用量为纤维素的较多的二硫化碳，其用量为纤维素的45%45%(6)(6)富强纤维的拉伸度比普通粘胶纤维高，富强纤维的拉伸度比普通粘胶纤维高， 而且不用普通传统的一级拉伸方式，而且不用普通传统

17、的一级拉伸方式， 而是采用多级拉伸（三级或五级），而是采用多级拉伸（三级或五级）， 这样拉伸比较缓慢，纤维内部结构比较这样拉伸比较缓慢，纤维内部结构比较 稳定，内应力较小。稳定，内应力较小。 另外纤维素也可用铜氨溶液溶解，另外纤维素也可用铜氨溶液溶解，再生凝固成丝，称再生凝固成丝，称铜氨纤维铜氨纤维。CuO2NH4OHO)2Cu(NH3)4Cu(NH3)4OH2OH(Cell+2Cell2 2纤维素醚纤维素醚 纤维素能与醚化试剂反应而生成纤维素醚。以下是纤维素能与醚化试剂反应而生成纤维素醚。以下是几个典型例子。几个典型例子。OHCH3OSO32NaOHCH3OOCH3OHNaOHOCH2CH3

18、CH3CH2ClOHClCH2COOHNaOHOCH2COONaOHCH3CHCH2OCH3ONaOOCH2CHNaClOHNaClSO3CH3H2OH2OH2OCell+Cell+甲基纤维素Cell+Cell+乙基纤维素Cell+Cell+羧甲基纤维素Cell+Cell羟丙基纤维素（端羟基还能进一步被醚化）甲基纤维素22C6H7O2(OH)3nHNO3C6H7O2(OH)2(ONO2)nH2SO4C6H7O2(OH)(ONO2)2nC6H7O2(ONO2)3n+硝化纤维制备C6H7O2(OH)2(Ac)nC6H7O2(OH)(Ac)2nC6H7O2(Ac)3n醋酸纤维制备（CH3CO)2O

19、+ H2SO4CH2CH2O+ H+羟乙基纤维素制备C6H7O2(OC2H4OH)3nC6H7O2(OH)2(OCH3)3nC6H7O2(OCH2COOH)3n羧甲基纤维素制备甲基纤维素制备(CH3O)2SO2ClCH2COOH + H+纤维素化学改性方程式一览图纤维素化学改性方程式一览图小结小结 纤维素不溶于水和一般有机溶剂。所纤维素不溶于水和一般有机溶剂。所有纤维素衍生物的溶解性都得到改善，从有纤维素衍生物的溶解性都得到改善，从而得到广泛应用。而得到广泛应用。 溶解性改善的原因是取代破坏了纤维溶解性改善的原因是取代破坏了纤维素分子间的氢键强相互作用。素分子间的氢键强相互作用。什么是氢键？什

20、么是氢键？水分子相互形成氢键水分子相互形成氢键共价键键能共价键键能: :100-900kJ/mol 范德华力作用能范德华力作用能: : 0.8-21kJ/mol 偶极力：偶极力：13-21kJ/mol 诱导力：诱导力：6-13kJ/mol 色散力：色散力：0.8-8kJ/mol 氢键：氢键：40kJ/mol 用纸制品代替塑料是否环保？用纸制品代替塑料是否环保？1. 生产纸要砍伐森林。生产纸要砍伐森林。2. 2. 造纸要用碱和其他化工原料，造纸要用碱和其他化工原料， 废水污染严重。废水污染严重。3. 3. 劣质纸制品也含有毒物质。劣质纸制品也含有毒物质。小知识小知识 一次性纸杯有三类：一次性纸杯

21、有三类：白卡纸杯白卡纸杯。装薯条、爆米花等干燥食品。装薯条、爆米花等干燥食品。涂蜡纸杯涂蜡纸杯。防水，但食品温度要低于。防水，但食品温度要低于40，不防，不防油。油。纸塑杯纸塑杯。防水，防油。防水，防油。 不合格纸杯的主要毒物来源是：不合格纸杯的主要毒物来源是：使用再生废纸，如报纸，带入有毒使用再生废纸，如报纸，带入有毒油墨油墨（含芳（含芳烃）。烃）。大量大量荧光漂白剂荧光漂白剂（使细胞变异，致癌危险）。（使细胞变异，致癌危险）。碳酸钙和石蜡碳酸钙和石蜡。碳酸钙的危害也在于其生产过程。碳酸钙的危害也在于其生产过程中需要添加石蜡，而石蜡中含有的多环芳烃被世中需要添加石蜡，而石蜡中含有的多环芳烃被

22、世界卫生组织明确列入致癌物质目录中。如遇到油界卫生组织明确列入致癌物质目录中。如遇到油性物质时，危险物质会渗透进食品。性物质时，危险物质会渗透进食品。回收回收废塑料废塑料。甚至有可能来自医疗垃圾和化学品。甚至有可能来自医疗垃圾和化学品包装袋。包装袋。回收塑料回收塑料回收回收PE塑料米塑料米新新PE塑料米塑料米 国家质检总局规定，从国家质检总局规定，从20092009年年9 9月月1 1日起，所日起，所有食品用纸制品必须通过有食品用纸制品必须通过QSQS认证才能在市场上销认证才能在市场上销售。购买时要识别售。购买时要识别QSQS标识。标识。 标志主色调为蓝色，字母标志主色调为蓝色，字母Q与与质量

23、安全质量安全四个中文字样为蓝色，四个中文字样为蓝色，字母字母S为白色。为白色。食品生产许可证食品生产许可证编号为英文字母编号为英文字母QS加加12位阿拉伯位阿拉伯数字。数字。QS为为质量安全质量安全英文英文(Quality Safety)缩写，编号前缩写，编号前4位为受理机位为受理机关编号，中间关编号，中间4位为产品类别编号，后位为产品类别编号，后4位为获证企业序号。位为获证企业序号。2.1.2 2.1.2 淀粉淀粉 淀粉淀粉(starch)(starch)是植物的种子、根、块是植物的种子、根、块茎、果实和叶子等细胞组成的主要成分。茎、果实和叶子等细胞组成的主要成分。特别是稻米、小麦、玉米和薯

24、类。其资源特别是稻米、小麦、玉米和薯类。其资源极为丰富，价格低廉。淀粉是生命活动的极为丰富，价格低廉。淀粉是生命活动的主要能源。主要能源。淀粉与纤维素淀粉与纤维素结构上的不同结构上的不同一级结构一级结构二级结构二级结构三级结构三级结构2.1.2 2.1.2 淀粉淀粉 2.1.2 2.1.2 淀粉淀粉 人能消化淀粉，却不能消化纤维素，因为人人能消化淀粉，却不能消化纤维素，因为人体消化系统中存在酶，可以使多糖中的体消化系统中存在酶，可以使多糖中的苷键水苷键水解最终成为葡萄糖，但不能水解解最终成为葡萄糖，但不能水解苷键。苷键。 然而反刍动物牛、羊却能消化然而反刍动物牛、羊却能消化一部分一部分纤维素。

25、纤维素。其实其实动物本身的消化系统是不存在能够消化纤维动物本身的消化系统是不存在能够消化纤维素的机制的。素的机制的。它们是它们是靠胃里面的细菌（瘤胃微生靠胃里面的细菌（瘤胃微生物）发酵的，瘤胃细菌能分泌多种水解酶，包括物）发酵的，瘤胃细菌能分泌多种水解酶，包括纤维素酶和半纤维素酶。纤维素酶和半纤维素酶。 有趣的是近日大众科学报道绵羊甚至连炸药有趣的是近日大众科学报道绵羊甚至连炸药也能消化。也能消化。 淀粉分直链淀粉和支链淀粉两大类。淀粉分直链淀粉和支链淀粉两大类。1 1直链淀粉直链淀粉 D-D-葡萄糖残基以葡萄糖残基以-1,4-1,4-苷键连接的多糖。苷键连接的多糖。OOHOHCH2OHOOO

26、HOHCH2OHOOOHOHCH2OHOO直链淀粉的化学结构直链淀粉的化学结构OOHOHCH2OHOOOHOHCH2OHOOOHOHCH2OOOOHHOCH2OHOO支链淀粉的化学结构支链淀粉的化学结构2支链淀粉支链淀粉 高度的分支结构，即高度的分支结构，即D-葡萄糖残基一部分以葡萄糖残基一部分以-1,6-苷键连接而成的多糖。分支与分支之间的间苷键连接而成的多糖。分支与分支之间的间距为距为1112个葡萄糖残基。个葡萄糖残基。 直链淀粉直链淀粉易结晶，溶于热水，不溶于冷水，易结晶，溶于热水，不溶于冷水，纯纯支链淀粉支链淀粉能均匀分散于水中。天然淀粉能均匀分散于水中。天然淀粉含含70-80%70-

27、80%支链淀粉，不溶于冷水，但在支链淀粉，不溶于冷水，但在60-60-8080下于水中会发生下于水中会发生“糊化作用糊化作用”，而形，而形成均匀的糊状溶液。成均匀的糊状溶液。 实验室的实验室的试剂淀粉试剂淀粉是纯直链淀粉；是纯直链淀粉；糯米糯米中中的淀粉全部是支链淀粉。前者与碘反应呈的淀粉全部是支链淀粉。前者与碘反应呈蓝色，后者呈紫色。蓝色，后者呈紫色。 为了扩大应用，淀粉也常需进行化学变性。为了扩大应用，淀粉也常需进行化学变性。变性淀粉变性淀粉的主要类型如下：的主要类型如下： 氧化淀粉氧化淀粉 用次氯酸盐或过氧化氢等氧化剂使淀粉氧化。氧化淀粉主用次氯酸盐或过氧化氢等氧化剂使淀粉氧化。氧化淀粉

28、主要用于造纸工业的要用于造纸工业的施胶剂施胶剂，包装工业的纸箱，包装工业的纸箱胶粘剂胶粘剂，纺织工业，纺织工业的的上浆剂上浆剂和食品工业的和食品工业的增稠剂增稠剂等。等。 交联淀粉交联淀粉 淀粉与具有两个或多个官能团的化学试剂如环氧氯丙烷和淀粉与具有两个或多个官能团的化学试剂如环氧氯丙烷和甲醛等交联剂作用，使不同淀粉分子的羟基间联结在一起，所甲醛等交联剂作用，使不同淀粉分子的羟基间联结在一起，所得衍生物称为交联淀粉。主要用于食品工业的得衍生物称为交联淀粉。主要用于食品工业的增稠剂增稠剂及及赋形剂赋形剂，纺织工业的纺织工业的上浆剂上浆剂和医药工业外科乳胶手套的和医药工业外科乳胶手套的润滑剂润滑剂

29、。 糊精糊精 糊精是淀粉在加热、酸或淀粉酶的作用下发糊精是淀粉在加热、酸或淀粉酶的作用下发生分解和水解时，大分子的淀粉首先转化成为分生分解和水解时，大分子的淀粉首先转化成为分子量较低的中间物质，易溶于水，粘度很大子量较低的中间物质，易溶于水，粘度很大 。 糊精广泛应用于医药、食品、造纸、铸造、糊精广泛应用于医药、食品、造纸、铸造、壁纸、标签、邮票、胶带纸等的粘合剂。壁纸、标签、邮票、胶带纸等的粘合剂。粉状化粉状化妆品中作为遮盖剂和吸附剂。在牙膏中作为增稠妆品中作为遮盖剂和吸附剂。在牙膏中作为增稠剂和稳定剂。医药用片剂或冲剂的赋形剂和填充剂和稳定剂。医药用片剂或冲剂的赋形剂和填充剂。剂。 如浆糊

30、就是糊精的水溶液，它需要高的固体如浆糊就是糊精的水溶液，它需要高的固体含量，通常为含量，通常为60607070。 淀粉酯淀粉酯（与相应纤维素衍生物的结构类（与相应纤维素衍生物的结构类似）似） 乙酸酯、高级脂肪酸酯、磷酸酯、乙酸酯、高级脂肪酸酯、磷酸酯、黄原酸酯、硫酸酯、硝酸酯等。黄原酸酯、硫酸酯、硝酸酯等。淀粉醚淀粉醚（与相应纤维素衍生物的结构类（与相应纤维素衍生物的结构类似）似） 羟丙基淀粉和羧甲基淀粉等。羟丙基淀粉和羧甲基淀粉等。玉米淀粉的应用玉米淀粉的应用“玉米塑料玉米塑料”玉米淀粉玉米淀粉乳酸乳酸聚乳酸聚乳酸含玉米淀粉的光盘 日本日本PioneerPioneer公司研究人公司研究人员员

31、4 4日展示他日展示他们们研研制制的光的光盘盘，基材使用，基材使用玉玉米淀粉米淀粉，的，的储储存容量多存容量多达达25GB25GB。 【2004/11/05 2004/11/05 聯聯合合報報】生物可分解的 Walkman (SONY) SONY SONY 最新最新随随身身听听 (walkman) (walkman) 机机身主身主体采体采用的塑用的塑料料原料，是以玉米、原料，是以玉米、马铃薯马铃薯等天然作等天然作物物为为基基础础所新所新开发制开发制造的聚乳酸塑料。造的聚乳酸塑料。SONY WM-FX202富士通富士通- -筆記型電腦外殼筆記型電腦外殼 (2002(2002年年6 6月月) )富

32、士通富士通发发展了世界上第一展了世界上第一个将个将植植来来源的源的可可生生物物分解分解得得塑塑料料应应用在用在笔记本笔记本型型电脑电脑外外壳壳上上。笔记本笔记本型型电脑电脑的品名的品名为为FMV-BIBLO NB computerFMV-BIBLO NB computer。富士通在富士通在20042004年年已已全面使全面使用用。生生物质塑料物质塑料PLAPLA合成合成应应用再循環用再循環示意图示意图生生物质物质材料材料(Biomass Materials)的的优點优點非石化系非石化系统统，原料，原料来来源生生不息。源生生不息。生生产过程产过程消耗能源少，如消耗能源少，如制制造造1kg PLA

33、1kg PLA只需只需58MJ58MJ能源，但能源，但PSPS則則需耗能需耗能85MJ85MJ，PETPET，PPPP，及及PEPE需需80MJ80MJ。COCO2 2排放量少，生排放量少，生产产1kg PLA1kg PLA会产会产生生1.8kg CO1.8kg CO2 2，但，但PETPET则会产则会产生生3kg CO3kg CO2 2。水量使用少，生水量使用少，生产产1kg PLA1kg PLA用水量用水量約約50kg 50kg ，但但PSPS則則需需150kg 150kg 。可生物分解，可生物分解，废弃废弃物物对环对环境境冲击冲击低低。“玉米塑料玉米塑料”袋袋 国家标准是国家标准是180

34、180天可降解天可降解6060。 “玉米塑料玉米塑料”袋袋 120120天可降解天可降解83.383.3。玉米塑料袋比普通塑。玉米塑料袋比普通塑料袋脆一些，用手一拉，会变白。且价格较贵。料袋脆一些，用手一拉，会变白。且价格较贵。 以玉米等粮食加工工业品的方法不可取。大概以玉米等粮食加工工业品的方法不可取。大概4 4吨玉米可生产吨玉米可生产1 1吨塑料袋，玉米深加工造成玉米吨塑料袋，玉米深加工造成玉米价格猛涨，遇到与民争食的问题。价格猛涨，遇到与民争食的问题。 国际上生物柴油的发展已造成粮食价格的暴涨。国际上生物柴油的发展已造成粮食价格的暴涨。美国美国OhioOhio州面包涨价州面包涨价3 3倍

35、。倍。 20072007年年9 9月月2020日，国家发改委下发了日，国家发改委下发了 关于促关于促进玉米深加工业健康发展的指导意见进玉米深加工业健康发展的指导意见，原则，原则上不再核准新建玉米深加工项目。上不再核准新建玉米深加工项目。2.1.3 2.1.3 甲壳素、壳聚糖甲壳素、壳聚糖 甲壳素（甲壳素（chitin,chitin,几丁质几丁质）：）：(1,4)-2-(1,4)-2-乙酰氨基乙酰氨基-2-2-脱氧脱氧- - -D-D-葡萄聚糖。葡萄聚糖。广泛存在于虾、蟹等节足类动物的外壳、广泛存在于虾、蟹等节足类动物的外壳、昆虫的甲壳、软体动物的壳和骨骼及菌、藻等当中。每昆虫的甲壳、软体动物的

36、壳和骨骼及菌、藻等当中。每年自然界的生物合成量是年自然界的生物合成量是100100亿吨，仅次于纤维素，是第亿吨，仅次于纤维素，是第2 2大天然高分子。甲壳素是唯一大量存在的天然碱性多糖。大天然高分子。甲壳素是唯一大量存在的天然碱性多糖。 以前人们一直把它当废物，直至以前人们一直把它当废物，直至50年前，特别是年前，特别是最近最近20年，它的独特功能才被人们逐渐认识。年，它的独特功能才被人们逐渐认识。甲壳素的制甲壳素的制备备壳聚糖（壳聚糖（chitosan，甲壳胺，几丁聚糖）：，甲壳胺，几丁聚糖）： 用碱脱去甲壳素中用碱脱去甲壳素中2位碳上的乙酰基而得。位碳上的乙酰基而得。壳聚糖得氨基能被酸质子

37、化而形成胺盐，所壳聚糖得氨基能被酸质子化而形成胺盐，所以壳聚糖能溶于各种酸性介质。化学结构与以壳聚糖能溶于各种酸性介质。化学结构与纤维素相似。纤维素相似。壳聚糖的制备壳聚糖的制备 壳聚糖的基本特性是：生物活性、生物相壳聚糖的基本特性是：生物活性、生物相容性、生物可降解性、无毒。容性、生物可降解性、无毒。 壳聚糖的生物活性表现在：抑菌、免疫等，壳聚糖的生物活性表现在：抑菌、免疫等，广泛用于生物医学材料领域，其次用于环广泛用于生物医学材料领域，其次用于环保、农业、食品、轻工、纺织、烟草等领保、农业、食品、轻工、纺织、烟草等领域。域。阿拉斯加鳕蟹阿拉斯加鳕蟹甲壳素螃蟹其它来源其它来源（果蝇）蝇蛆甲壳

38、素（果蝇）蝇蛆甲壳素鱿鱼顶骨甲壳素鱿鱼顶骨甲壳素可吸收手术缝合线可吸收手术缝合线组织工程支架组织工程支架可吸收骨钉可吸收骨钉生物医学方面的应用生物医学方面的应用创口贴创口贴人造皮肤人造皮肤 壳聚糖就有广谱壳聚糖就有广谱抗菌性，抗菌性，能抑制大肠杆菌、金黄色能抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓菌、白色念珠菌等。葡萄球菌、绿脓菌、白色念珠菌等。 消炎、止血、促进伤口愈合。消炎、止血、促进伤口愈合。医用敷料医用敷料壳聚糖纤维壳聚糖纤维服装：内衣、医院工作服、袜子（抑制造成足癣的白癣菌）服装：内衣、医院工作服、袜子（抑制造成足癣的白癣菌）医用品：绷带、纱布等医用品：绷带、纱布等 肝素代用品的合成肝素代

39、用品的合成 肝素具有相当高的肝素具有相当高的抗凝血抗凝血活性，是一种临床活性，是一种临床常用的抗凝血药物。但肝素的提取很困难，因而常用的抗凝血药物。但肝素的提取很困难，因而售价很高。肝素结构复杂，其基本的活性单元通售价很高。肝素结构复杂，其基本的活性单元通常认为与下列五糖序列有关：常认为与下列五糖序列有关： 其结构与甲壳素其结构与甲壳素/壳聚糖的主要差别在于肝素壳聚糖的主要差别在于肝素含含硫酸酯硫酸酯。从。从1953年以来，人们一直在研究用甲年以来，人们一直在研究用甲壳素壳素/壳聚糖的硫酸酯代替天然产物肝素。现已设壳聚糖的硫酸酯代替天然产物肝素。现已设计出特定结构与相对分子质量的壳聚糖硫酸酯，

40、计出特定结构与相对分子质量的壳聚糖硫酸酯，其抗凝血活性高于肝素，但不会有象肝素那样能其抗凝血活性高于肝素，但不会有象肝素那样能引起血浆脂肪酸浓度增高的副作用，且价格低廉。引起血浆脂肪酸浓度增高的副作用，且价格低廉。 1991年日本、年日本、美国、欧洲等地的美国、欧洲等地的医学界、大学及营医学界、大学及营养食品研究机构将养食品研究机构将甲壳素定为在甲壳素定为在蛋白蛋白质、脂肪、糖、矿质、脂肪、糖、矿物质、维生素物质、维生素五大五大生命要素之后的当生命要素之后的当今人体必需的今人体必需的“生生命第六要素命第六要素”。保健保健减肥减肥免疫免疫新型保健食品新型保健食品碱性、动物纤维碱性、动物纤维 形成

41、凝胶，保护胃，降低血压（结合氯形成凝胶，保护胃，降低血压（结合氯离子）、血脂和胆固醇。离子）、血脂和胆固醇。台湾和日本的甲壳素类保健品台湾和日本的甲壳素类保健品在日本，是首选的保健食品。日本甚至直接加到牛奶中。在日本，是首选的保健食品。日本甚至直接加到牛奶中。抑制肿瘤抑制肿瘤2009年台湾海洋大学的研究年台湾海洋大学的研究单糖（氨基葡萄糖盐酸盐或硫酸盐单糖（氨基葡萄糖盐酸盐或硫酸盐） 治疗风湿性关节炎的可靠药物。商品名：治疗风湿性关节炎的可靠药物。商品名：葡立葡立 。 它能促进人体粘多糖的合成，提高关节它能促进人体粘多糖的合成，提高关节滑液的粘性，能改善关节软骨的代谢，有滑液的粘性，能改善关节

42、软骨的代谢，有利于关节软骨的修复，具有明显的消炎镇利于关节软骨的修复，具有明显的消炎镇痛作用。痛作用。 肉类、水果和花卉的肉类、水果和花卉的防腐、防腐、保鲜保鲜果汁和酒的果汁和酒的絮凝絮凝和和单宁单宁的去除。的去除。食品方面的应用食品方面的应用抗菌、螯合抗菌、螯合食品工业的食品工业的脱酸剂脱酸剂环保方面的应用环保方面的应用 螯合螯合 废水处理废水处理。硬水软化硬水软化。 重金属重金属回收，提取回收，提取。与重要。与重要营养金属营养金属（如锌等）结（如锌等）结合作为营养添加剂。合作为营养添加剂。 防治防治放射性元素放射性元素（如铀、钚）的污染（如铀、钚）的污染 19891989年因火灾而沉到挪威

43、海的前苏联核鱼雷弹年因火灾而沉到挪威海的前苏联核鱼雷弹头含头含1010公斤钚，如果这些钚全部在海中释放出来的公斤钚，如果这些钚全部在海中释放出来的话，估计在潮流微弱的挪威海，话，估计在潮流微弱的挪威海，600600年内无法捕鱼。年内无法捕鱼。 19931993年报道俄罗斯用壳聚糖制成吸附剂，据说年报道俄罗斯用壳聚糖制成吸附剂，据说1kg1kg吸附剂可吸附吸附剂可吸附300g300g钚或铀。钚或铀。 俄罗斯在切尔诺贝利核电站事故后，已用本品俄罗斯在切尔诺贝利核电站事故后，已用本品治疗了治疗了387387名受核污染的患者，不仅增加了免疫功名受核污染的患者，不仅增加了免疫功能，而且体内核素有所减少。

44、能，而且体内核素有所减少。 另据报道，用于放化疗患者，可以提高耐受力。另据报道，用于放化疗患者，可以提高耐受力。 化妆品保湿剂化妆品保湿剂 保湿剂是化妆品最重要的成分之一，无论是肤保湿剂是化妆品最重要的成分之一，无论是肤护还是护发，都少不了保湿剂。特别是近代由于居护还是护发，都少不了保湿剂。特别是近代由于居住环境的变化住环境的变化(空调、汽车尾气污染等空调、汽车尾气污染等)加剧了人们加剧了人们表皮水分的散失，促进皮肤角质化，甚至导致皮肤表皮水分的散失，促进皮肤角质化，甚至导致皮肤病。病。CH2ORNHCCH3OOROROOONH2CH2ORnR= CH2COOH或H 透明质酸透明质酸(HA)(

45、HA)被公认是目前最优秀的保湿剂。透明质酸的被公认是目前最优秀的保湿剂。透明质酸的结构如下：结构如下： 透明质酸是从牛眼、鸡冠、人的脐带等特殊原料中提取透明质酸是从牛眼、鸡冠、人的脐带等特殊原料中提取，近来也有从某些细菌如放线菌中提取。由于资源和提取工，近来也有从某些细菌如放线菌中提取。由于资源和提取工艺的限制，使这种天然保湿剂价格昂贵。透明质酸的分子结艺的限制，使这种天然保湿剂价格昂贵。透明质酸的分子结构非常象甲壳素构非常象甲壳素/壳聚糖的结构，主要差别在于前者有羧基壳聚糖的结构，主要差别在于前者有羧基。于是人们模仿透明质酸的结构，研制出了羧甲基甲壳素。于是人们模仿透明质酸的结构，研制出了羧

46、甲基甲壳素/壳聚糖，其性能已接近透明质酸。以下是壳聚糖，其性能已接近透明质酸。以下是O羧甲基甲壳素羧甲基甲壳素/壳聚糖的结构式：壳聚糖的结构式：nCH2OHHONHCCH3OOOOOHOHCOOHO生物农药生物农药烟草薄片、过滤嘴烟草薄片、过滤嘴2.1.4 其它多糖其它多糖 海藻酸钠海藻酸钠（sodium alginate, SA） 从海带、马尾藻等藻类植物提取的多糖。是从海带、马尾藻等藻类植物提取的多糖。是D-甘露糖醛酸甘露糖醛酸和和L-古罗糖醛酸古罗糖醛酸的的嵌段共聚物嵌段共聚物。分子。分子式是式是C5H7O4COONa。 可与可与Ca+等多价金属离子络合形成不溶性凝等多价金属离子络合形成

47、不溶性凝胶。用于胶。用于布丁、果酱、番茄酱及罐装制品的增稠布丁、果酱、番茄酱及罐装制品的增稠剂；冰淇淋的稳定剂；代替琼胶制成具有弹性、剂；冰淇淋的稳定剂；代替琼胶制成具有弹性、不粘牙、透明的水晶软糖；药物缓释等不粘牙、透明的水晶软糖；药物缓释等。人造鸡蛋的话题人造鸡蛋的话题 先有鸡，还是先有蛋，这是一个问题，是一个让先有鸡，还是先有蛋，这是一个问题，是一个让人纠结的问题。但是说鸡蛋是鸡下的，这一点恐人纠结的问题。但是说鸡蛋是鸡下的，这一点恐怕不会有人怀疑。如果有人告诉你，现在有一种怕不会有人怀疑。如果有人告诉你，现在有一种技术可以做出和真鸡蛋一模一样的人造鸡蛋。掌技术可以做出和真鸡蛋一模一样的人造鸡蛋。掌握了这门技术，母鸡都可以下岗了。这说法您信握了这门技术，母鸡都可以下岗了。这说法您信吗？假如母鸡都下岗了，那么上岗的又是谁呢？吗？假如母鸡都下岗了，那么上岗的又是谁呢？小知识小知识在国外，在国外，“人造鸡蛋人造鸡蛋”是个好产是个好产品品 人造鸡蛋技术是从香港，经深圳、广州流入内地，人造鸡蛋技术是从香港，经深圳、广州流入内地，20052005年前后曾在北方一些城市出现