什么是甲壳素
说起甲壳素，首先就要谈谈糖类物质。糖类物质是除蛋白质和核酸外的又一类非常重要的生命物质，糖类化学在生命科学、药物研究中占有很重要的地位和广泛的用途。我们接触比较多的有单糖葡萄糖和二糖果糖、蔗糖等，而甲壳素也是一种多糖，是目前自然界中唯一带正电荷的天然高分子聚合物，属于直链氨基多糖，也可以称做氨基葡萄糖，功能神奇。甲壳素是自然界中唯一含氨基的均态多糖，学名为[(1，4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-d-葡萄糖]，分子式为(c8h13no5)n。甲壳素分子化学结构与植物中广泛存在的纤维素非常相似，所不同的是，若把组成纤维素的单个分子———葡萄糖分子第二个碳原子上的羟基(oh)换成乙酰氨基(nhcoh3)或者氨基(nh2)，这样纤维素就变成了甲壳素，从这个意义上讲，甲壳素可以说是动物性纤维。甲壳素现在也是一种通称，包括各种类似结构的物质，作为一种多糖类物质甲壳素具有较高的生物相容性和安全性.
甲壳素在自然界中广泛存在于高等真菌类、节支动物虾、蟹、昆虫的外壳等生物体中。由于大分子间强的氢键作用，导致自然界存在的甲壳素结晶构造坚固，一般不熔化，也不溶于水、酸碱和一般的有机溶剂，化学性质非常稳定，应用有限，只有经过加工后的甲壳素才能广泛应用。
甲壳素、壳聚糖是自然界中唯一带正电荷的一种天然高分子聚合物，亦是自然界中唯一含游离氨基碱性基因的阳离子可食性动物纤维，属于直链氨基多糖。自1811年，法国学者henli brocronnat.首次从蘑菇中分离提取到甲壳素，到1859年法国rouget发现甲壳素能溶于有机酸，从此世界对甲壳素有了初步的认识。甲壳素亦被世人称为“科学家发现的第六生命要素”。由于甲壳素特殊的生理机能不断被发现，引起全球科技界和产业界的重视。一些发达国家争相投入大量资金进行研究开发。
甲壳素的发展
对甲壳素的开发国外从30年代就开始了，主要有美国、德国、日本及韩国等，其中日本开发的力度最大，已成为世界上第一甲壳胺的生产大国，欧洲及美国的营养学界称甲壳胺为六大要素之一，并投入大量人力、物力、财力开发生产以甲壳胺为主要原料的产品，其中部分产品投放市场后，受到广大消费者的欢迎。现在国际上甲壳素年销售额已超过20亿美元。1982年4月日本政府农水省制定了“未利用生物资源”的十年研究开发计划(1983-1992)。1985年文部省拨款60亿日元，资助全国13所大学及医疗机构，利用10年时间，上千人从事有关甲壳素的开发利用与基础研究，取得了长足的进展，开发的产品用于农业生产，为提高中国对日农产品的质量，目前日本已将其开发的甲壳素产品推广到中国对日出口基地中。韩国多年来对甲壳素在农业上的应用也是突飞猛进，不但有专门应用于农业生产的甲壳素产品，还将利用甲壳素生产出的产品单独打出品牌，如甲壳素西红柿、甲壳素黄瓜等，韩国对甲壳素在种植业的认可程度由此可见一斑。近年来美国、加拿大也将甲壳素用于设施农业的生产中，如在水培营养液中添加甲壳素已达到改善品质减少病害的作用。
我国对甲壳素的开发和研究进行的比较晚，从80年代才开始生产甲壳素，由于我国具有丰富的甲壳素生产原料，因而生产量也比较大，1998年甲壳素产量已达到3000吨，但是以粗加工产品为主，主要面对国外市场，目前，人们已意识到甲壳胺具有优异的物化性质、生物相容性和生理活性，对于甲壳素的应用也开始起步，高附加值和高技术含量的甲壳素产品已经成为国内争相开发的热点。
1996年在大连召开中国第一届甲壳素化学应用研讨会。
1999年11月在武汉召开中国第二届甲壳素化学与应用研讨会。
2001年11月在浙江玉环召开第三届中国甲壳素化学与应用研讨会。
2004年11月14日至11月17日中国化学会第四届甲壳素化学生物学与应用技术研讨会在中国广西北海召开。
2006年11月5日-8日中国化学会第五届甲壳素化学生物学与应用技术研讨会在江苏南京召开。
2006年12月23日,中国资源综合利用协会甲壳质专业委员会成立大会在山东青岛召开，国内甲壳质、壳聚糖方面的资深专家教授和国内具有代表性的甲壳质生产厂家应邀出席了会议。
近年来，中国农业对甲壳素的认识逐渐深入，出现了许多甲壳素农资产品，如肥料、农药等，还出现了以甲壳素命名的产品如甲壳素红枣、甲壳素鸡蛋等，不但成为出口创汇的招牌，甲壳素还成为击破出口壁垒的锐利长矛
甲壳素在农业上的应用主要有以下几方面：
甲壳素有广谱抗菌性。研究表明，甲壳素诱导作物产生多种抗性物质，对由病毒、真菌、细菌等引起的病害的防治都有效。尤其重要的是，对病毒病的防治过去往往是植保的难题，而用甲壳素农药防治效果却十分理想。应用甲壳素对作物炭疽、疫病、枯黄萎、根腐等病害均可预防并直接控制。
研究发现，经常使用甲壳素的作物还较少发生虫害。在昆虫刚孵化成幼虫时用甲壳素农药效果最好。甲壳素对各种蚜虫均有明显的触杀作用，蚜虫触药后4～12小时即死亡。
北京市土肥工作站在保护地施用甲壳素、石灰氮等具有药用功能的肥料，对线虫病害具有较好的防治效果。连续施用药肥防治线虫病害，第一年可以减轻发病率40%，产量增加45%，品质明显改善；第二年可减轻发病率60%，产量增加32%，作物根部微生物区系明显改善。
甲壳素可作为药物缓释剂，延长药物作用时间和减少用药量；还可在植物表面形成一层半透膜，阻止有害生物的入侵。因此，甲壳素及其衍生物可作粮食、蔬菜作物等种子的处理剂，激发种子提前发芽，促进作物生长，提高抗病能力，从而提高作物产量。
甲壳素进入土壤后可以大大促使有益细菌如固氮菌、纤维分解菌、乳酸菌、放线菌的增生；抑制有害细菌如霉菌、丝状菌的生长。甲壳素可生物降解转化成优质的有机肥料，供作物吸收利用，同时可有效的改善土壤团粒结构，有效改良土壤，改善作物的生存环境，是一种多功能的土壤改良剂。
甲壳素在果实表面形成薄膜，对病菌的侵害起阻隔作用，而且这层膜有良好的保湿作用和选择性透气作用，因此甲壳素可以成为果蔬保鲜剂的最好原料。
甲壳素诱导作物产生的多种抗性物质中，有些具有预防、减轻或修复逆境对植物细胞的伤害的作用，因此施用甲壳素可提高作物的抗寒冷、抗高温、抗旱涝、抗盐碱、抗肥害、抗气害、抗营养失衡等抗逆性。
在蔬菜生产中，甲壳素主要有以下两个方面的应用：
一、改良土壤
经过多年种植的大棚在改茬换种其他一些品种后，病害依然很严重，产量也上不去，产出的果实的品质也很低，都说老大棚难管理。许多菜农已经认识到这是土壤的问题，有的不得不一次次换茬、大棚换土，有的甚至把大棚推倒翻建。造成这些问题的原因是多方面的，归结起来有以下几点：一、过量施用化肥使土壤微生物群落被破坏，微生物的活性大大降低，离子交换吸收、吸附吸收困难。二、土壤养分中各营养元素间的平衡被破坏，产生各营养元素间的拮抗作用，即土壤的养分比例失调，种植年限越长这种矛盾往往愈突出。三、养分浓度过高。很明显养分浓度是根部吸收的重要因素，当土壤中的养分浓度超过一定的量，根对离子的选择吸收能力减落，甚至灼伤根组织，即土壤的盐渍化。四、肥料的不完全吸收改变了土壤酸碱度和结构状况，变得不利于植物生长。
出现这些问题仅仅靠换土、换茬、不再施肥等等显然是不够的。人们在积极寻求一种够改良土壤的东西，随着科学技术的不断进步，科学家发现甲壳素具备土壤改良的所有特点：
1、能激发和强化土壤中微生物数量的成倍增加，提高土壤微生物活性及孕存生命力。它并不象活菌的微生物制剂一旦生存条件不适就会死掉。甲壳素的活性不受外界干扰：只要进入土壤甲壳素即极具活力。
2、解除土壤中闭蓄态肥的危害，使土壤中闭蓄态肥实现有危害到有利的转变 ，也就是说：甲壳素能使土壤中的无效养分变为植物可吸收利用的有效养分，提高化学肥料的有效性即化肥的利用率。
3、改善土壤物理结构，使土壤变松、保水，形成良好的团粒结构，减少灌溉次数，从而促进根系发育，形成强大的根系系统。
4、强力分解、降解土壤中的有害化学物质，解除土壤中累积的有害化学残留。
5、调整土壤酸碱度（即ph值）以适合作物生长。
二、防治线虫和土传病害
甲壳素防治线虫的效果已经在一些国家和地区得到证实，并开始推广运用。甲壳素能激发土壤中的放线菌活性成几何级数的提高，当放线菌的数量达到一定水平时线虫的生存空间就不复存在了，从根本上治疗线虫的目的就会达到。实验表明施用甲壳素仅仅12天，土壤微生物的活性就提高了20倍， 原来危害作物根系的线虫被土壤中的放线菌全部吃掉了。同时，甲壳素甲壳素通过加速分解作物残留物（如鸡粪、植物残枝等），在激活土壤中有益微生物的时候抑制了病原菌的存活和繁殖，消除有害微生物赖以生存的基础。