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1、天然高分子材料,自然合成的高分子,1,扬州炒饭,日本寿司,美国汉堡,法国披萨,意大利面,英国热狗,各国美食,2,上面都是世界各地的美食。俗话说的好“民以食为天”，人类只有通过摄入食物才能维持正常的生理活动。那么你们知道食物中都含有哪些营养物质呢？,蛋白质、脂肪、糖类（淀粉、葡萄糖、纤维素等）、矿物质、维生素和水等六大营养物质。,想一想,3,天然高分子,天然高分子是指没有经过人工合成，天然存在于动植物和微生物体内的大分子有机化合物。天然高分子都是处在一个完整而严谨的超分子体系内，一般是多种天然高分子以高度有序的结构排列起来。天然高分子作为可再生、可持续发展的资源，在能源问题日益紧迫的今天，开始表
2、现出越来越重要的经济和战略意义。,4,天然高分子的发展,人类对天然高分子的利用始终伴随着人类的进化与发展。与人的社会生产和生活密不可分。衣,5,天然高分子的发展,食,6,天然高分子的发展,住,7,天然高分子的发展,行,8,天然高分子的优势,价格低廉、来源广泛，在自然界动植物中广泛存在。,9,天然高分子的优势,绿色、清洁、具有可生物降解性和可再生性，,农作物,二氧化碳,水,阳光,农产品,天然高分子,提取,可降解制品,堆肥,10,天然高分子的缺点,一般的天然高分子加工性能都很差，难以通过常用塑料的加工方法成型；力学性能、耐环境性能等存在缺陷，应用范围较窄；因此为了拓展天然高分子的应用范围、提高其使
3、用性能，研究者们开始致力于天然高分子的改性研究，并已成为近年来的研究热点。,11,天然高分子的种类,多聚糖类淀粉、纤维素、木质素、甲壳素、多聚肽类蛋白质、酶、激素、蚕丝。遗传信息物质DNA、RNA动植物分泌物生漆、天然橡胶、虫胶。,12,多聚糖,13,多聚糖,糖类通称为碳水化合物，分为单糖、低聚糖和多聚糖三大类。单糖是最简单的碳水化合物，如葡萄糖、果糖、木糖等。低聚糖是由二个至十个单糖分子经由糖苷键连接而成的化合物。多糖是由十个以上的单糖分子经由糖苷键连接而成的碳水化合物。,14,多聚糖,自然界存在着大量的多糖类高分子,淀粉,纤维素,壳聚糖,15,纤维素,纤维素是自然界中存在量最大的天然高分子
4、化合物。纤维素由很多 D-吡喃葡萄糖单元以(1-4)苷键连接而成。,纤维素是高等植物细胞壁的主要成分，主要来源为木材等。,16,纤维素的来源,棉花：是棉属植物种子的表皮毛，是自然界纯度最高的纤维。,木材：是自然界中纤维素最主要的来源。,草类：包括禾本科和竹科等植物的茎。,17,纤维素的特性,纤维素具有一定的结晶性；纤维素的分子间存在非常强烈的氢键，使得其具有更高度的结构有序性，耐化学腐蚀性和耐溶剂性。,18,纤维素的改性,纤维素改性可以使之具有更好的溶解性和加工性等，从而应用于不同领域。酯化无机酯包括碳酸酯、硝酸酯、磷酸酯等；有机酯包括醋酸酯、磺酸酯、氨基甲酸酯等。醚化羧甲基纤维素、羟烷基纤维
5、素、甲基纤维素芳基和芳烷基纤维素等。接枝与交联卤化与氧化,19,纤维素的应用,造纸,20,纤维素的应用,纺织品,21,纤维素的应用,纤维素通过水解可用于生产微晶纤维素和葡萄糖浆；通过接枝共聚等改性可得到具有各种新功能的材料，如抗酶抗菌材料、离子交换材料、膜材料、高吸水性材料等；通过化学和生物技术，将有可能生产出食品、燃料及多种基本有机合成原料。,22,淀粉,淀粉是自然界中产量仅次于纤维素的碳水化合物，是由 D-葡萄糖通过-糖苷键组成的多聚糖。未经改性处理的淀粉称为原淀粉，呈颗粒结构有一定大小和形状，水分含量高，蛋白质少的淀粉颗粒较大。,淀粉颗粒具有结晶结构，结晶结构占颗粒体积25%50%。,2
6、3,淀粉的来源,淀粉,24,淀粉的改性,热塑性淀粉淀粉本身不具有熔点，加热后容易发生分解和氧化反应，因此需要进行改性处理。,淀粉的热塑性改性方法与纤维素类似，包括醚化、酰化、酯化、接枝、交联等等。水、甘油等也常被用做淀粉热塑性加工中的增塑剂,25,淀粉的应用,可降解日用品,26,淀粉的应用,食品、药品添加剂,另外在石油工业、造纸工业、纺织工业等领域中淀粉也常被用做增稠剂、粘合剂、胶凝剂等不同的用途。,27,乙醇（俗称酒精，化学式为C2H5OH或C2H6O），无色透明、具有特殊香味的液体。易挥发、能与水以任意比例互溶，是一种常用的有机溶剂。,淀粉虽无甜味，但是人们食用的最主要的糖类。大米、糯米、
7、玉米、高梁、小麦等五谷杂量富含淀粉，可用来酿酒。,淀粉的应用,28,壳聚糖,甲壳素用强碱或酶水解脱去部分或全部乙酰基就转化为壳聚糖(chitosan)。,清洗，去除无机盐和蛋白质,漂白、晾干,水解,虾蟹壳,甲壳素,壳聚糖,29,壳聚糖的性质,壳聚糖的化学名称为：-(1,4)-聚-2-胺基-D-葡萄糖。壳聚糖具有较强的刚性结构和强烈的分子间氢键作用，具有稳定的结晶结构因此具有较好的耐溶剂性和耐化学腐蚀性。壳聚糖分子结构单元中含有氨基，因此具有较好的生理活性和吸附性。,30,壳聚糖的应用,壳聚糖具有较强的吸附性，可用于：香烟过滤嘴,絮凝剂絮凝澄清专用壳聚糖具有天然、安全、无毒、无害等特点,31,壳
8、聚糖的应用,壳聚糖由于具备良好的成膜性和抑菌性，因此被应用在以下领域：医用材料：医用纤维和膜功能材料。保鲜剂：壳聚糖具有明显的保鲜、防腐作用。,32,多聚肽,33,中国工程院院士、广州医学院呼吸疾病研究所所长,抗“非典”最前沿领军人物,钟南山,34,SARS病毒的电子图片,SARS病的凶手冠状病毒，有自己的核酸和蛋白质。它进入人体后，借助人体内的原料合成病毒。当我们人体发病时，就是它的蛋白质对我们起了作用。,35,多聚肽,蛋白质由 C、H、O、N、S等元素组成，一般含碳 50%-55%、氢 6%-8%、氧 20%-23%、氮 15%-18%、硫 0-4%。有些蛋白质还含有铜、铁、磷、铂、锌、碘
9、等元素。组成蛋白质的单体为氨基酸类，蛋白质水解得到各种-氨基酸的混合物。自然界中存在二十八种氨基酸，不同的组合方式使蛋白质具有众多不同的种类，从而也具有不同的性能。,36,-氨基酸,蛋白质是由天然产生的不同种类的 L-氨基酸以酰胺键(CONH)结合生成的共聚物，这些酰胺键也被称为肽键(peptideIinkages)。,-氨基酸的结构如右图所示,37,蛋白质的二级结构,蛋白质多肽链的二级结构描述其构象或形状，主要有两种形式：(1)-螺旋结构：蛋白质分子的肽链不是伸直展开的，而是盘绕曲折成为螺旋形。,(2)-片层结构：也称折叠结构，由相邻两条肽链或一条肽链内两个氨基酸残基间的碳基和亚氨基形成氢键
10、所构成的结构。,38,蛋白质的分类,蛋白质有多种分类方法，一般可依其形状分为两大类：一类是能溶于水的球状蛋白质；一类是不溶于水的纤维状蛋白质。,39,清蛋白,又称白蛋白，分子量较小，溶于水、中性盐类、稀酸和稀碱，可被饱和硫酸铵沉淀。清蛋白在自然界分布广泛，如小麦种子中的麦清蛋白、血液中的血清蛋白和鸡蛋中的卵清蛋白等都属于清蛋白。,40,球蛋白,球蛋白（globulins）一般不溶于水而溶于稀盐溶液、稀酸或稀碱溶液，可被半饱和的硫酸铵沉淀。球蛋白在生物界广泛存在并具有重要的生物功能。大豆种子中的豆球蛋白、血液中的血清球蛋白、肌肉中的肌球蛋白以及免疫球蛋白都属于这一类。,41,硬蛋白,硬蛋白（sc
11、leroproteins）不溶于水、盐溶液、稀酸、稀碱，主要存在于皮肤、毛发、指甲中，起支持和保护作用，如角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白、丝蛋白等。,42,组蛋白,组蛋白（histones）可溶于水或稀酸。组蛋白是染色体的结构蛋白，含有丰富的精氨酸和赖氨酸，所以是一类碱性蛋白质。,43,其它常见蛋白质,精蛋白（protamines）易溶于水或稀酸，是一类分子量较小结构简单的蛋白质。精蛋白含有较多的碱性氨基酸，缺少色氨酸和酪氨酸，所以是一类碱性蛋白质。精蛋白存在于成熟的精细胞中，与DNA结合在一起，如鱼精蛋白。醇溶蛋白（prolamines）不溶于水和盐溶液，溶于70%80%的乙醇，多存在于禾本科作
12、物的种子中，如玉米醇溶蛋白、小麦醇溶蛋白。谷蛋白（glutelins）不溶于水、稀盐溶液，溶于稀酸和稀碱。谷蛋白存在于植物种子中，如水稻种子中的稻谷蛋白和小麦种子中的麦谷蛋白等。,44,球状蛋白质,多肽链自身扭曲折叠成特有的球形，如肌红蛋白、血红蛋白、酶等，都是球状蛋白质。,这类蛋白质具有较高的生理活性，因此常被应用于药物、保健品中。,45,纤维状蛋白质,纤维状蛋白质分子的形状为线形。按构象分为三类:-螺旋结构，如羊毛角蛋白、肌蛋白、血纤维蛋白、胶原蛋白；-片层结构，如羽毛中的p-角蛋白、蚕丝中的丝心蛋白(silkfibroin)；无规线团，如花生蛋白、酪蛋白和卵蛋白。这类蛋白质可一应用到食品、化妆品、服装以及环境友好材料中。,46,蛋白质的应用,蛋白类药物激素、酶、抗体。,47,蛋白质的应用,基因治疗,48,蛋白质的应用,纺织物羊毛、丝绸、羽绒服,49,
