小龙虾壳中甲壳素的提取及壳聚糖的制备

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1、小龙虾壳中甲壳素的提取及壳聚糖的制备　　摘要：以小龙虾（Procambarusclarkii）壳为原料，分别采用HCl溶液和NaOH溶液处理脱除小龙虾壳中的矿物质和蛋白质，提取甲壳素，用NaOH溶液处理甲壳素脱乙酰基制备壳聚糖。通过单因素试验优化甲壳素提取过程中的HCl溶液浓度及浸泡时间、NaOH溶液浓度及处理时间，并采用正交设计考察NaOH溶液质量分数、处理温度和时间对壳聚糖脱乙酰度的影响。结果表明，优化的甲壳素提取工艺条件为，在室温下用1.0mol/L的HCl溶液浸泡24h后倾去酸液，水洗至中性，然后在90～100℃用2.0mol/L的NaOH溶液处理4h，甲壳素提取率为16.52%。壳

2、聚糖制备的最佳工艺条件为NaOH溶液质量分数50%、温度90℃、保温时间3h。干燥后的壳聚糖水分含量为3.21%，灰分为0.89%～1.00%，脱乙酰度为75.3%，黏度为18.7mPa·s。　　关键词：小龙虾（Procambarusclarkii）壳；甲壳素；壳聚糖　　中图分类号：S985.2文献标识码：A文章编号：0439-8114（2013）13-3120-04　　甲壳素（Chitin），又名几丁质，是一种氨基多糖，主要存在于节肢动物如虾、蟹的外壳和真菌及一些藻类植物的细胞壁中，是仅次于纤维素的第二大可再生资源[1]。壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的产物，是天然多糖中惟一的碱性多糖，具有许多特

3、殊的物理化学性质和生理功能[2]，被认为是继蛋白质、脂肪、糖类、维生素和无机盐之后的第六大生命要素[3]。目前，甲壳素/壳聚糖及其衍生物在食品、材料科学、医药科学、微生物学、免疫学、农业等方面有重要的应用价值[4]，现已成为最热门的研究领域之一。我国目前加工提取甲壳素和壳聚糖的主要原料是海虾和海蟹壳等[5]，用淡水虾壳制备甲壳素和壳聚糖的报道尚不多见。　　小龙虾学名为克氏原螯虾（Procambarusclarkii），也叫红螯虾，是一个淡水小龙虾种，原产于美国东南部，现广泛分布于长江中下游各省市。小龙虾壳为虾仁加工或食用后的废弃物，长期以来未得到很好的利用，既浪费了资源，又污染了环境。因此，

4、以小龙虾壳为原料生产甲壳素类产品具有综合利用资源和保护环境的双重意义[6]。本研究以小龙虾壳为原料，采用酸碱法提取甲壳素，然后将甲壳素脱乙酰基制备壳聚糖，考察不同提取制备条件对甲壳素提取率和壳聚糖质量的影响，确定最佳工艺条件，旨在为虾壳的综合利用提供参考。　　1试验方法　　1.1甲壳素的提取　　1.1.1甲壳素的提取将收集于荆州市南门某大排档的新鲜小龙虾壳洗净，除去附着物，烘干并磨成粉，取小龙虾壳粉，室温下分别用不同浓度的HCl溶液浸泡，期间不断搅拌，除去虾壳中的矿物质，直至无气泡产生。倾去酸液，水洗至中性；用不同浓度的NaOH溶液在90～100℃水浴中反应不同时间，水解除去虾壳中的蛋白质。

5、倾去NaOH溶液，水洗至中性，得甲壳素粗品。甲壳素粗品用5g/L的KMnO4溶液浸泡1h，过滤，水洗除去KMnO4后用10g/L的草酸水溶液于60～70℃搅拌进行脱色反应，直至全部变成白色，水洗至中性，于60～70℃干燥24h，得白色的甲壳素。　　1.1.2甲壳素提取条件的优化设计单因素试验，分别考察甲壳素提取过程中HCl溶液浓度和浸泡时间、NaOH溶液浓度和处理时间对甲壳素提取率及矿物质脱除效果的影响。①HCl溶液浓度。分别采用0.5、0.8、1.0、1.2、1.5、2.0mol/L的HCl溶液浸泡小龙虾壳粉，浸泡时间为24h，倾去酸液，水洗至中性后用2mol/L的NaOH溶液在90～10

6、0℃水浴中反应3h，测定灰分含量并计算甲壳素提取率。②HCl溶液浸泡时间。用①优化的浓度的HCl溶液浸泡小龙虾壳粉，分别在室温下浸泡5、10、15、20、25、30h，倾去酸液，水洗至中性，干燥后称重，计算矿物质脱除率。③NaOH溶液浓度。称取一定量小龙虾壳粉，用HCl溶液脱除矿物质后分别用0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mol/L的NaOH溶液在90～100℃水浴中反应3h，去蛋白质，脱色，干燥得甲壳素，计算其提取率。④NaOH溶液处理时间。称取一定量小龙虾壳粉，用HCl溶液脱除矿物质后用③优化的浓度的NaOH溶液在90～100℃水浴中分别反应2、3、4、5、6h，脱色，干燥

7、得甲壳素，计算其提取率。　　1.2壳聚糖的制备　　1.2.1壳聚糖的制备称取一定量按优化的工艺提取得到的甲壳素，加入一定浓度的NaOH溶液，煮沸一段时间，使甲壳素在强碱作用下脱去乙酰基，反应一定时间后，水洗至中性，干燥得到浅黄色壳聚糖。　　1.2.2壳聚糖制备条件的优化设计正交试验，考察NaOH溶液质量分数、处理温度和处理时间对壳聚糖脱乙酰度的影响。正交试验因素与水平见表1。　　1.3指标测定　　1.3.1灰