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問：甲殼素是什么物質(zhì)，它在自然界以什么狀態(tài)存在？ 答：說起甲殼素,首先就要談?wù)勌穷愇镔|(zhì),糖類物質(zhì)是除蛋白質(zhì)和核酸外的又一類非常重要的生命物質(zhì)，糖類化學(xué)在生命科學(xué)、藥物研究中占有很重要的地位和廣泛的用途,我們接觸比較多的有單糖葡萄糖和二糖果糖、蔗糖等。而甲殼素也是一種多糖,是目前自然界中唯一帶正電荷的天然高分子聚合物，屬于直鏈氨基多糖，也可以稱做氨基葡萄糖,功能神奇。甲殼素是自然界中唯一含氨基的均態(tài)多糖，學(xué)名為[(1，4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖]，分子式為(C8H13NO5)n。甲殼素分子化學(xué)結(jié)構(gòu)與植物中廣泛存在的纖維素非常相似，所不同的是，若把組成纖維素的單個分子——葡萄糖分子第二個碳原子上的羥基(OH)換成乙酰氨基(NHCOH3)或者氨基（NH2)，這樣纖維素就變成了甲殼素，從這個意義上講，甲殼素可以說是動物性纖維。甲殼素現(xiàn)在也是一種通稱，包括各種類似結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，作為一種多糖類物質(zhì)甲殼素具有較高的生物相容性和安全性. 甲殼素在自然界中廣泛存在于高等真菌類、節(jié)支動物蝦、蟹、昆蟲的外殼等生物體中。由于大分子間強的氫鍵作用，導(dǎo)致自然界存在的甲殼素結(jié)晶構(gòu)造堅固，一般不熔化，也不溶于水、酸堿和一般的有機溶劑，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，應(yīng)用有限，只有經(jīng)過加工后的甲殼素才能廣泛應(yīng)用。 甲殼素作為天然多糖，在地球上的蘊藏量非常大，自然界年合成量10億噸以上，甲殼素是自然界中僅次于纖維素的第二大生物資源，有動物纖維素之稱.。 問：甲殼素的主要用途及應(yīng)用前景如何？ 答：農(nóng)業(yè)：生物肥料、生物農(nóng)藥、植物生長調(diào)節(jié)劑、土壤改良劑、農(nóng)用保鮮防腐劑、飼料添加劑等。 醫(yī)用生物材料：人造皮膚、醫(yī)用粘合劑、繃帶、醫(yī)用脫脂棉、縫合線等。 化妝品：洗發(fā)劑、洗滌劑、護膚品等。 醫(yī)藥原料：抗癌劑、膽固醇降低劑、驅(qū)蟲劑、免疫功能復(fù)合劑、抗凝劑等。 食品：保健飲料、機能性食品（保健食品）。 隨著人們對甲殼素的關(guān)注，甲殼素的許多新功能正在不斷被人們發(fā)現(xiàn)、開發(fā)和利用。甲殼素從被人遺棄的廢物到被廣泛開發(fā)利用成為受人追捧的第二大再生資源，由于物理學(xué)粉碎混合復(fù)配、輻射降解、化學(xué)降解接枝改性、生物學(xué)酶法處理等技術(shù)的應(yīng)用，使甲殼素的開發(fā)應(yīng)用擴展到各行各業(yè)，包羅萬象，21世紀(jì)將是甲殼素的大研究、大開發(fā)、大應(yīng)用時代，甲殼素的研究開發(fā)將是21世紀(jì)高新科技爭奪的制高點之一，甲殼素產(chǎn)業(yè)將是21世紀(jì)最有希望的新興產(chǎn)業(yè)，它的開發(fā)應(yīng)用，將引發(fā)相關(guān)產(chǎn)業(yè)革命。人類社會離不開甲殼素，甲殼素是我們?nèi)祟惞餐膶氋F財富。 問：為什么甲殼素具有這么多的功能，涉足這么多不同的使用領(lǐng)域？ 答：僅從來源來說，甲殼素有從海洋生物（如蝦蟹）中提取的、有從昆蟲（如蛆殼、蠶蛹殼）中提取的、有從真菌（如蘑菇、靈芝）中提取的，這些甲殼素本身就具有不同的分子量和結(jié)構(gòu)。單從海洋中提取的，就有蝦蟹之分，而這些蝦蟹的不同海域也導(dǎo)致了甲殼素的不同，即使在同一海域不同季節(jié)不同水溫下形成的甲殼素也有不同，而在同一只螃蟹和蝦身上不同部位的甲殼素成分也不同。在具有了這么多不同之后科學(xué)工作者又把甲殼素制成了不同分子量段，并對甲殼素進行接枝改性，使它賦予更多的功能。 不同分子量段的甲殼素具有不同性質(zhì)，也具有不同的用途。 從接枝改性來說，甲殼素與不同的化學(xué)物質(zhì)在不同的鍵上進行接枝改性，可以改變甲殼素的性質(zhì)，也擴展了甲殼素的用途。 答：目前我們使用的甲殼素多數(shù)是從蝦蟹殼中提取的，下面的內(nèi)容主要以蝦蟹殼中甲殼素提取為例說明。 甲殼質(zhì)是蝦蟹殼經(jīng)過脫鈣、脫蛋白之后，還沒有脫乙酰時的產(chǎn)物。這時它的化學(xué)性質(zhì)還很不活潑,不溶于水、堿、一般的酸和有機溶劑，只溶于部分濃酸。甲殼質(zhì)大部分是乙酰氨基葡萄糖組成的聚糖。 甲殼胺、殼聚糖蝦蟹殼經(jīng)過脫鈣、脫蛋白、脫乙酰之后的產(chǎn)物，也就是甲殼質(zhì)脫乙酰后的產(chǎn)物,大部分是氨基葡萄糖的分子，也有少量乙酰氨基葡萄糖的分子。由于其分子結(jié)構(gòu)中游離氨基的存在，溶解性大大改善，并具有很多獨特的理化性質(zhì)和生物活性,可以溶于稀酸，比甲殼質(zhì)進了一步。但是甲殼質(zhì)和殼聚糖都是大分子，分子量在幾十萬到幾百萬，都不能直接溶于水。 可溶性甲殼素國內(nèi)研究的甲殼素多是指殼聚糖，對殼聚糖來說除了低聚糖外，分子量大的殼聚糖都是酸溶的，而不是水溶的，國外稱之為“可溶性甲殼素”。“可溶性甲殼素”在應(yīng)用上有許多局限。 水溶性甲殼素通過先進的技術(shù)生產(chǎn)的完全溶于水的甲殼素，國際上稱為“水溶性甲殼素”，這種甲殼素易于在以水為介質(zhì)的狀態(tài)下被動植物吸收和利用。 分子量段分子量在某一個范圍內(nèi)。在甲殼素領(lǐng)域中，不可缺少的一個詞，不同分子量段的甲殼素具有不同的功能： 殼寡糖，分子量200—2000、糖分子數(shù)1-10 甲殼低聚糖，分子量2000—6000糖分子數(shù)10-30 甲殼多糖，分子量6000—100000糖分子數(shù)30-500 復(fù)合甲殼素，根據(jù)不同功效的要求，將不同分子量段的甲殼素復(fù)合制備成由不同分子量段組成的、分子量分布較寬的復(fù)合甲殼素，這種甲殼素功能更突出、效果更明顯、作用更顯著。 問：甲殼素在農(nóng)業(yè)上的研究進展如何？ 甲殼素有廣譜抗菌性。研究表明，甲殼素對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌的多數(shù)菌屬都有很好的抑殺作用。甲殼素誘導(dǎo)作物產(chǎn)生多種抗性物質(zhì)，對由病毒、真菌、細菌等引起的病害的防治都有效。尤其重要的是，對病毒病的防治過去往往是植保的難題，而用甲殼素農(nóng)藥防治效果卻十分理想。甲殼素農(nóng)藥在作物發(fā)病前使用能獲得最佳效果。應(yīng)用甲殼素對作物炭疽、疫病、枯黃萎、根腐等病害均可預(yù)防并直接控制。當(dāng)植物遭遇其他多種病害病情嚴(yán)重時，可與外抑農(nóng)藥(減量)配伍，內(nèi)抗外抑，協(xié)同作用，多數(shù)情況也都能取得滿意的效果。研究發(fā)現(xiàn)，在棉花上施用可以減少土壤中的病菌的數(shù)量，并且具有持續(xù)效果。用甲殼素處理小麥種子可抑制小麥紋枯病發(fā)生，在多種植物（豆類、煙草等）葉片上噴灑或注射殼聚糖可保護植株不受病毒的侵染。賴凡等觀察到不同濃度的殼聚糖對小麥赤霉病菌、稻紋枯病菌、灰霉病菌、甘薯軟腐病菌等種植物病原真菌的生長有一定的抑制作用，并且殼聚糖還可以抑制灰霉病菌和甘薯軟腐病菌孢子的萌發(fā)。以甲殼素為主要成分的混合粉在水稻播前處理，可使水稻對毒素的抗性提高30-40倍，產(chǎn)量增加13-23%。蕃茄苗浸種或噴霧殼聚糖或在生長基質(zhì)中加入殼聚糖可誘導(dǎo)蕃茄對根腐病的抗性。黃瓜水溶液中加入殼聚糖可控制由腐霉菌引起的猝倒病。李寶英等用甲殼素拌種，可降低水稻？根腐病的發(fā)病率和病情指數(shù)，防效達89%.，同時可促進大豆根系生長，單株莢果數(shù)、粒數(shù)、粒重增加。芹菜苗浸根處理可顯著延緩尖孢鐮刀菌引起的萎蔫癥狀。 經(jīng)常使用甲殼素的作物還較少發(fā)生蟲害。在昆蟲剛孵化成幼蟲時用甲殼素農(nóng)藥效果最好。甲殼素對各種蚜蟲均有明顯的觸殺作用，蚜蟲觸藥后4～12小時即死亡。美國馬里蘭MG0N0公司正在利用甲殼素生產(chǎn)的一種新型用于殺滅線蟲的有機農(nóng)藥，可起到殺蟲的作用，該農(nóng)藥無殘留，對天敵的影響較小，能有效地保護環(huán)境和維持生態(tài)平衡。北京市土肥工作站在保護地施用甲殼素、石灰氮等具有藥用功能的肥料，很大程度減少了化學(xué)農(nóng)藥的用量，對線蟲病害具有較好的防治效果，同時可以改善根際微生態(tài)區(qū)系組成。連續(xù)施用藥肥防治線蟲病害，第一年可以減輕發(fā)病率40％，產(chǎn)量增加45％，品質(zhì)明顯改善；第二年可減輕發(fā)病率60％，產(chǎn)量增加32％，微生物區(qū)系明顯改善。 甲殼素可作為藥物緩釋劑，延長藥物作用時間和減少用藥量；還可在植物表面形成一層半透膜，阻止有害生物的入侵。因此，甲殼素及其衍生物可作糧食、蔬菜作物等種子的處理劑，激發(fā)種子提前發(fā)芽，促進作物生長，提高抗病能力，從而提高作物產(chǎn)量。甲殼素作為種子處理劑用量少、成本低廉、無毒副作用。利用甲殼素的抗菌能力和改善土壤的作用，可將甲殼素及其衍生物和其他一些物質(zhì)共同用做土壤改良劑。 甲殼素進入土壤后可以大大促使有益細菌如固氮菌、纖維分解菌、乳酸菌、放線菌的增生，抑制有害細菌如霉菌、絲狀菌的生長。它可使放線菌的數(shù)量增加近30倍，甲殼素可生物降解轉(zhuǎn)化成優(yōu)質(zhì)的有機肥料，供作物吸收利用，同時可有效的改善土壤團粒結(jié)構(gòu)，有效改良土壤，改善作物的生存環(huán)境，是一種多功能的土壤改良劑。 甲殼素在植株表面形成薄膜，對病菌的侵害起阻隔作用，而且這層膜有良好的保濕作用和選擇性透氣作用。這些特性決定了甲殼素可以成為果蔬保鮮劑的最好原料。目前應(yīng)用最多的是水果、蔬菜的保鮮。對獼猴桃、蘋果、青椒、梨、番茄、黃瓜、柑橘、芒果，草莓等的研究發(fā)現(xiàn)，利用這一方法可以一定程度上延緩果實衰老，減少腐爛，延長貯藏時期。雖然甲殼素的保鮮效果不如氣調(diào)、冷藏等傳統(tǒng)的貯藏方法，但是它應(yīng)用方便，價格低廉，無毒無害，作為一種輔助的貯藏方法是大有應(yīng)用空間的。 施用甲殼素還可提高作物的抗寒冷、抗高溫、抗旱澇、抗鹽堿、抗肥害、氣害、抗?fàn)I養(yǎng)失衡等抗逆性。譬如甲殼素誘導(dǎo)作物產(chǎn)生的多種抗性物質(zhì)中，有些具有預(yù)防、減輕或修復(fù)逆境對植物細胞的傷害的作用；能促使作物生長健壯，健壯的植株自然也有較強的抗逆能力。 甲殼素對作物的增產(chǎn)作用也是十分突出的，這是因為甲殼素可以激活、增強植株的生理生化機制，促使根系發(fā)達、莖葉粗壯，使植株吸收和利用水肥的能力以及光合作用等都得到增強。用甲殼素處理糧食種子可增產(chǎn)5%～15%；用于果蔬噴灌等可增產(chǎn)20%～40%或更多。其可改善作物品質(zhì)，如增加糧食蛋白質(zhì)和面筋的含量以及果蔬中糖的含量。由此可見，甲殼素及其衍生物在農(nóng)業(yè)上可以用做生長調(diào)節(jié)劑、飼料添加劑、種子處理劑、農(nóng)產(chǎn)品保鮮劑、農(nóng)藥載體、緩釋劑、抗性誘導(dǎo)劑和食品添加劑等諸多方面，并且因其無毒、無害、無污染可安全降解等特點而具有廣闊的應(yīng)用前景。 問：目前已報道甲殼素可誘導(dǎo)防治的的主要農(nóng)業(yè)病害有哪些？ 甲殼素對細胞壁為甲殼質(zhì)的真菌病害有誘導(dǎo)抗病作用，對細胞壁為纖維素的真菌病害沒有誘導(dǎo)抗病作用。目前已報道甲殼素可誘導(dǎo)防治的農(nóng)業(yè)主要病害有： 小麥，赤霉病、白粉病、銹病； 大麥，紋枯病、黑粉??； 水稻，稻瘟病、惡苗病、立枯?。?/span> 大豆，菌核病、葉斑?。?/span> 油菜，菌核病、炭疽病； 煙草，枯萎病、炭疽病、菌核病、蛙眼??； 棉花，立枯病、炭疽病、枯萎病、根腐??； 花生，炭疽病、白絹??； 蕓豆（菜豆），褐斑病、白粉病、炭疽病、銹??； 西瓜，鐮刀菌根腐病、絲核菌立枯病、葉枯病、白粉病、菌核?。?/span> 黃瓜，霜霉病、白粉病、枯萎病、紅粉病、葉點霉葉斑?。弧 ?/span> 蕃茄，褐色根腐病、黑點根腐病、酸腐病、紅粉病、斑點病、煤污病、白粉病、青霉果腐病、黑刺盤孢炭疽病； 茄子，褐斑病、果腐病、黃萎病、赤星病、斑枯病、褐輪紋病、煤斑病、黑點根腐病等； |
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