几丁质[(C8H13O5N)n]是由n-乙酰氨基葡萄糖亚基通过共价β-(1)连接而成的聚合物→4) -联系。N-乙酰氨基葡萄糖是一种葡萄糖衍生物。在结构上,几丁质与纤维素相似,纤维素由葡萄糖亚基组成,也由β-(1)连接→4) -连接,除了纤维素单体上的一个羟基被甲壳素单体中的乙酰胺基取代。在功能上,几丁质与蛋白质角蛋白最为相似,后者在许多生物体中被用作结构成分。甲壳素是世界上含量仅次于纤维素的第二大生物高聚物。
1929年,阿尔伯特·霍夫曼(Albert Hoffman)描述了几丁质的结构。“几丁质”一词来源于法语“几丁质”和希腊语“几丁质”,意思是“覆盖”。尽管这两个词来源相同,“几丁质”不应与“几丁质”混淆,后者是一种有保护壳的软体动物。
一个相关的分子是壳聚糖,它是由几丁质脱乙酰化而成。甲壳素不溶于水,而壳聚糖可溶。
甲壳素中单体之间的氢键使其非常牢固。纯甲壳素是半透明和灵活的。然而,在许多动物中,甲壳素与其他分子结合形成复合材料。例如,在软体动物和甲壳动物中,它与碳酸钙结合,形成坚硬且通常颜色鲜艳的贝壳。在昆虫中,几丁质通常堆积成晶体,产生彩虹色,用于仿生、交流和吸引配偶。
几丁质主要是生物体内的一种结构材料。它是真菌细胞壁的主要成分。它形成昆虫和甲壳类动物的外骨骼。它形成软体动物的齿和头足类动物的喙。几丁质也存在于脊椎动物中。鱼鳞和一些两栖动物的鳞片含有甲壳素。
植物对几丁质及其降解产物有多种免疫受体。当这些受体在植物中被激活时,茉莉酸激素被释放,从而启动免疫反应。这是植物抵御害虫的一种方式。在农业上,甲壳素可以用来增强植物的抗病能力,也可以用作肥料。
人类和其他哺乳动物不产生几丁质。然而,他们有一种叫做几丁质酶的酶来降解它。几丁质酶存在于人胃液中,因此几丁质是可消化的。几丁质及其降解产物在皮肤、肺和消化道中被感应到,启动免疫反应,并有可能对寄生虫提供保护。对尘螨和贝类过敏通常是由于甲壳素过敏。
因为几丁质和壳聚糖可以刺激免疫反应,所以可以用作疫苗佐剂。几丁质可以作为绷带或外科缝线的组成部分在医学上有应用。甲壳素在造纸工业中用作增强剂和施胶剂。甲壳素被用作食品添加剂以改善风味和乳化剂。它作为一种消炎剂的补充剂出售,以降低胆固醇、支持减肥和控制血压。壳聚糖可用于制造可生物降解塑料。
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