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壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化多糖聚合物,其在自然界中产量仅次于纤维素。由于其分子结构排列紧密导致了较差的水溶性,进而限制了在多个领域的应用和发展。为了提高这类高附加值海洋生物资源的应用价值,壳聚糖可通过生物酶法降解得到一种壳寡糖精细产物。它具有好的生物相容性、生物可降解性、吸湿保湿性和水溶解性等特性,在化妆品领域具有广阔的应用前景。本论文是基于壳寡糖分子修饰的生物改性制备功能化壳寡糖衍生物,并研究其高吸湿保湿机理以及探究其在化妆品市场应用的可行性。本实验采用了漆酶/TEMPO体系催化氧化壳寡糖(COS)分子,使其胺基葡萄糖单元上C6位羟基转变为羧基而制备出一种羧基化壳寡糖(C-COS)生物功能材料。通过FTIR、13C NMR、电导滴定、TGA、SEM和吸湿保湿能力检测表征了 C-COS的分子结构变化以及吸湿保湿性能。结果表明:漆酶/TEMPO可选择性地氧化COS的C6-OH形成C600H;在400μL漆酶和质量分数为2%的TEMPO用量条件下,制备的C-COS羧基含量为2.28%;其表面呈现出密集的圆球状结构;吸湿保湿性显著增强且高于商用寡聚透明质酸钠(Oligo-HA);并且具有较好的热稳定特性;因此它可以被视为一种优良的吸湿保湿剂来替代Oligo-HA。其次,实验利用了 FTIR、DSC检测和核磁共振技术研究C-COS分子中氢键效应并推测其吸湿保湿机理。结果表明:在C-COS的吸湿过程中,聚合物分子与水之间存在着分子间氢键作用力。C-COS分子上极性较强的羧基产生了新的氢键效应,结合升温红外中3363、1643 cm-1处吸收峰强度的减小和同样波数下吸收峰频率的蓝移以及溶胀红外中1643 cm-1处吸收峰强度的增加,确定了 C-COS分子中羧基与水之间所形成的水合氢键(H-O-H…O-C=O)。另外,结合不同溶剂的13C NMR分析,我们发现当溶剂体系由DMSO变为D20时,羧酸根的化学位移值由169.68移动到174.62,这是由于分子间氢键的变化所导致。因此C-COS的保湿机理在于聚合物溶解在水体系中能够形成一种巨大的聚合物-水网状结构,促使水分子以氢键的形式被牢牢地锁住在这种网状结构中,使其具有高的保湿效果。最后,我们通过对COS、C-COS和Oligo-HA配制的保湿水产品进行保湿能力、抗氧化性能和皮肤水分含量测试,进而分析其应用的可行性。结果表明:C-COS具有较好的水溶性且水溶液呈弱碱性(pH=7.5～8.0);C-COS的保湿能力、皮肤保水值和抗氧化性相比于COS明显提高且远高于Oligo-HA,这使其在化妆品、医药等领域具有潜在的应用价值。