壳寡糖由2个到10个2-氨基葡萄糖通过β-1,4-糖苷键连接而成（结构如图），其基本组成单位是氨基葡萄糖残基，糖残基上有羟基和氨基两种基团，其中 羟基又分为两种，一种是6位碳上的羟基，另一种是3位碳上的羟基。前者在空间构象上可以较为自由地旋转，位阻较小，称为一级羟基。而后者在空间构象上不能 自由地旋转，位阻较大，称为二级羟基。壳寡糖糖残基上的氨基属于一级氨基，有一对孤对电子，具有很强的亲和性，能发生许多反应。
分子量大小是决定水溶性的主要因素。壳聚糖分子量大，结构中含有大量的氨基和羟基，可形成分子内氢键，较难溶于水。当壳聚糖降解为壳寡糖，平均分子量 降低，分子内的氢键作用随之减弱，壳寡糖在水溶液中的无序程度增加，水溶性大为改善。研究表明壳聚糖的水溶性不高于10%，而分子量为1500的壳寡糖水 溶性可达到99%，大大提高了人体对其的吸收率，因而具有更优越的生物活性。例如壳寡糖能改善肠道微生物的区系分布，刺激有益菌的生长，药理学活性是同等 重量壳聚糖的14倍。
壳寡糖具有吸湿和保湿能力，明显优于透明质酸、乳酸钠和甘油。其中分子量为1500的壳寡糖吸湿和保湿能力最大，当分子量达到3000时，吸湿和保湿 能力基本不变，而达到5000时，吸湿和保湿能力明显下降，仅是壳寡糖分子量3000时的一半，表明分子量的大小对壳寡糖吸湿和保湿能力具有决定性作用。
壳寡糖结构特性最主要体现在氨基上，因含有氨基而具有以下几个重要特性：
碱性 人体对体液酸碱度的要求非常严格，酸碱度的失衡会影响到人体许多正常的生理功能。由于人体的消化代谢产物多属于酸性，因此体液有酸性化的倾向，专家们建议 多吃碱性食品来调节人体的酸碱平衡。而壳寡糖是唯一天然来源的碱性寡糖，其碱性是由氨基决定的，壳寡糖结构中游离氨基在胃中能中和胃酸，形成一层保护膜， 可用于胃酸过多症和消化性胃溃疡的预防。
吸附性 壳寡糖可以结合很多有害的重金属。壳寡糖的糖残基在2位碳上的氨基和在3位碳上的羟基从构象上看都是平伏键，这种特殊的结构使得它们对具有一定离子半径的 金属离子(Cu2+、Zn2+、Cr3+、Ni2+、Fe2+)在一定pH条件下具有螯合作用，因此壳寡糖属于天然的螯合剂，且无毒副作用。
正电性 壳寡糖带正电荷，可与带负电的胆汁酸结合排出体外，减少了胆汁酸经肠道的重新吸收。胆汁减少，胆囊排空，这就促进肝脏将胆固醇转化为胆汁酸，使血液胆固醇含量降低。
壳寡糖游离氨基所体现出的正电性同样是其抗菌、抑菌作用的基础。壳寡糖可以改变微生物细胞膜的流通性和通透性，这是由其所带的正电荷与微生物细胞表面 的带负电荷的基团相互作用而引起的。壳寡糖还可以干扰微生物DNA的复制和转录。壳寡糖对DNA有高度的亲合力，可以进入细胞核，与带负电荷的DNA相互 作用，影响DNA的复制和RNA的转录，从而抑制微生物生长。研究发现壳寡糖经过硫酸化修饰后，其原有的抑制辣椒疫霉生长的活性丧失。结构鉴定发现，硫酸 基取代主要发生在壳寡糖的C-6、C-2位，表明壳寡糖抑制辣椒疫霉生长作用的丧失与其C-2位上氨基被屏蔽，正电荷消失有关。
壳寡糖的抗肿瘤作用也与其正电性密切相关，肿瘤细胞表面带有负电荷，壳寡糖能吸附到癌细胞表面使电荷中和，进而抑制肿瘤细胞生长与转移。此外，壳寡糖在酸性环境下形成的带正电荷的氨基基团，与体细胞具有亲和性，可以活化体细胞，增强机体免疫力。
随着人们对壳寡糖研究的深入，其结构特性及化学性质将越来越被人们所认识。壳寡糖也会以其独有的结构和特性在医学、生物工程、化工、食品、化妆品、农业环境等领域得到更加广泛的应用。
本文节选自《本文摘自糖科学基础与实践——壳寡糖与人类生活》
