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羧甲基壳聚糖的制备与应用
一、引言
羧甲基壳聚糖（carboxymethylchitosan，CMC）是壳聚糖（chitosan）的衍生物，通过羧甲基化反应引入羧基，从而使壳聚糖的水溶性和生物相容性得到显著的提高，适用于食品、制药、化妆品、环境保护等领域。本文将分别从羧甲基壳聚糖的制备方法、表征分析和应用进行论述。
二、制备方法
传统制备方法：羧甲基壳聚糖的制备方法具体如下：将适量的壳聚糖粉末分散到一定的体积浓度的NaOH溶液中充分溶解，并控制pH值在8-9之间，加入一定量的单羧甲醛（CM），混合反应一定时间后，再用乙醇洗涤、过滤干燥即可得到羧甲基壳聚糖。
现代制备方法：羧甲基壳聚糖的现代制备方法相对传统的羧甲基化反应更为精细，如微波辅助、超声波、电化学等方法，这些方法具有制备过程简单、产率高、反应速度快等优点，但其中微波辅助存在膨胀炸裂和非均相性等不足，超声波制备需要大功率超声波设备，耗电量大，而电化学制备需要专门的电化学设备，成本相对高。这些制备方法需要针对性地选择。
三、表征分析
红外光谱：壳聚糖和羧甲基壳聚糖的红外光谱曲线主要变化在1550~1650cm-1范围内的特征峰，该峰为壳聚糖凝胶化的NH2吸收峰，而在羧甲基化后，由于NH2部分被改变，且产生了羧基取代的新振动，故此峰变弱或消失，同时在1400~1500cm-1范围内的伸缩振动波数出现了新峰，由于羧甲基在这个频率下的弯曲和伸缩振动产生的。
热重分析：羧甲基壳聚糖的热重分析显示分解温度比壳聚糖前移，羧甲基化后热稳定性降低，这与结构上的改变有关。
Zeta电位分析：可反映粒子表面电离的情况。羧甲基壳聚糖的Zeta电位通常为-10~-40mV不等，而壳聚糖的Zeta电位弱酸性，通常为0~-15mV。表明羧甲基壳聚糖的表面带有负电性。
四、应用
食品领域：CMC可作为食品增稠剂、稳定剂、乳化剂和保湿剂等，本品同时可作为减肥食品，还可应用于果汁饮料、乳制品和冰激凌产品等领域。
医药领域：CMC作为生物材料的应用广泛，用于制备医用制品如药片、凝胶和生物胶束等，研究表明CMC还具有生物活性。CMC还可作为局部麻醉剂、蛋白质吸附材料等，其独特的膜形成能力可以形成一层膜，从而对组织造成一定的保护作用。
环保领域：CMC的水溶性能和生物相容性较好，可应用于纺织、造纸等工业废水的处理，其安全性好，无需额外的废水前处理，处理后的水溶液可以直接排放，节约成本。
化妆品领域：CMC在化妆品领域中主要作为保湿剂和增稠剂，能够有效改善皮肤水分缺乏和制造各种质地的化妆品。
五、结论
通过论述羧甲基壳聚糖的制备方法、表征分析和应用，可以看出，羧甲基壳聚糖的应用领域十分广泛，其作为生物材料的优点愈发明显，未来的应用前景十分广阔，但是仍需要进一步探究和研究。