由鱿鱼软骨提取β—甲壳素和α—甲壳素进行比较

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1、由鱿鱼软骨提取β—甲壳素和α—甲壳素进行比较　　摘要：由鱿鱼软骨提取β-甲壳素，利用元素分析方法测定β-甲壳素和α-甲壳素的脱乙酰度（DD），利用X-射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等现代仪器分析手段分析β-甲壳素和α-甲壳素的结构，对β-甲壳素和α-甲壳素的结构进行比较。关键词：β-甲壳素α-甲壳素比较甲壳素学名为聚[β-（1→4）-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖]，是线型的糖类高分子聚合物，在自然界中的储量仅次于纤维素，年产量达100万吨，是地球上源源不断的生物可再生资源。它

2、存在于甲壳类节肢类动物的外壳、鱿鱼软骨中，少量存在于其他动植物、真菌和细菌中[1～3]。在自然界中甲壳素以三种晶型存在，分别为α，β以及γ。α-甲壳素分布最为广泛，属于正交晶系[4]，主要存在于真菌及酵母菌的细胞壁中，虾蟹、贝类等海洋生物的外壳以及昆虫的表皮中。β-甲壳素分子链是平行排列的，属于单斜晶系[5，66]，也是双折叠的螺旋结构，主要存在于鱿鱼软骨中，或由一些蠕虫及硅藻类、原生动物合成，而β-甲壳素无法在体外合成[7]。γ-甲壳素有着与α-甲壳素、β-甲壳素相似的构型，分子链是两条平行、一条反

3、平行而排列的[8]，主要存在于昆虫的茧中[5]。一、实验部分1.原料与仪器原料：鱿鱼软骨（深圳阳光之路生物材料有限公司）；α-甲壳素（桓台县金湖甲壳制品有限公司）；盐酸；氢氧化钠（分析纯，上海化学试剂有限公司），去离子水。仪器：傅里叶变换红外光谱仪（SectrumOneVersionB，珀金埃尔默仪器有限公司）元素分析仪（VarioELcube，德国Elamentar公司）；X-射线衍射仪（D8ADVANCE，德国布鲁克斯公司）。2.β-甲壳素的提取脱无机盐：将1kg已经洗净晾干并粉碎的鱿鱼软骨碎片浸

4、泡在1.5M～9M盐酸溶液中10h～24h脱去无机盐，料液比为1：1～1：9；然后用水冲洗两遍，用抽滤设备进行抽滤，清洗至滤液的pH值达到7左右，然后放入烘箱中烘干得到已脱掉无机盐的产品。脱蛋白：向反应釜中加入1L～8L1M～5MNaOH溶液，使用高温循环器加热，待反应釜内的温度升高到40℃～80℃时，将已经烘干的已脱掉无机盐的产品浸泡于其中，控制反应釜的温度为40℃～80℃，料液比为1：1～1：10。以300r/min6的速度搅拌2h～5h。然后待反应釜冷却下来后，将产物取出，用水冲洗至近中性，甩干

5、，然后放入烘箱中烘干得到β-甲壳素产品。3.α-甲壳素和β-甲壳素结构差异分析3.1α-甲壳素和β-甲壳素傅里叶变换红外光谱分析（FTIR）从图1中可以看出来，α-甲壳素与β-甲壳素是典型的聚糖化合物，有着一系列尖锐的红外吸收峰。2963cm-1是甲基的不对称伸缩振动，2932cm-1是甲基的对称伸缩振动；1600多cm-1是酰胺Ⅰ带吸收峰，1560cm-1左右是酰胺Ⅱ带的振动吸收峰，1310cm-1左右是酰胺Ⅲ带吸收峰。从对结构较敏感的酰胺Ⅰ带可以看出α-与β-甲壳素这两种不同结构的区别：α-甲壳素

6、在此波段分裂成1656cm-1与1621cm-1两个尖锐的吸收峰，而β-甲壳素则只有1568cm-1一个吸收峰。这是与两种甲壳素的不同分子结构有关，很可能受到C=O…NH氢键作用的影响。α-甲壳素的第一个分裂峰是C=O与相邻单元的NH所形成的氢键伸缩振动引起的，而第二个分裂峰是由C=O与NH以及6-OH的氢键作用引起的，当α-甲壳素被氢氧化钠溶液浸泡消除大部分氢键后，两个分裂峰转变成一个峰了，进一步说明氢键在酰胺Ⅰ带的影响很大。也有可能是，1621cm-1的吸收峰是一个复合峰又或者是由氨基的烯醇结构互

7、变引起的。3.2α-甲壳素和β-甲壳素XRD分析6图2为α-甲壳素与β-甲壳素的XRD图谱，各重要晶面的衍射峰在图中已标出。α-甲壳素XRD中的（020）和（110，040）两衍射峰强度大，峰宽较窄，还有若干个强度较小的晶面衍射峰；而β-甲壳素只有强度较大的（010）和（020，110）两衍射峰，峰形较宽。表1是根据式1和式2算得的结晶度ICR与粒径大小Dap[110]数值。α-甲壳素两参数均比β-甲壳素大，说明后者的结构较疏松，这有利于溶剂的溶胀，使其化学反应活性较高。结晶度ICR通过[110]晶面

8、（I110，2θ≌16°）的衍射峰强度与2θ=16°（无定形衍射）位置的衍射强度Iam来求算（见式1），而微晶粒径Dap[110]通过式2求算[9]。其中，K是常数0.89，λ（A）是X射线的波长，β0是[110]衍射峰的半峰宽，θ（rad）是[110]衍射峰的布拉格角。3.3α-甲壳素与β-甲壳素脱乙酰度（DD）的测定通过元素分析来测定α-甲壳素与β-甲壳素的脱乙酰度，根据下面的公式来计算α-甲壳素与β-甲壳素的脱乙酰度，公式如下所示：天然存在的甲壳素