壳聚糖提取工艺的研究

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1、壳聚糖提取工艺的研究1前言壳聚糖(Chitosan)是一种阳离子型直链氨基多糖，又称为甲壳胺、壳多糖、可溶性甲素、脱乙酰甲壳素、聚氨基葡萄糖等，化学名为聚-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖[1]。它是甲壳素(chitin)脱去分子中的乙酰基而形成的。甲壳素，广泛存在于昆虫、甲壳类动物外壳、真菌细胞壁及一些藻类中，是由N乙酰氨葡糖聚合而成的多糖。一般把脱乙酰度在70%以上的称为壳聚糖，70%以下的称为甲壳素[2]。蟹壳大约3/4为碳酸钙，余1/4中约有一半为甲壳质，余一半主要为蛋白质。现如今，蟹已大范围养殖并在各大市场普及，蟹壳极易得到，而成本又较低，所以选择蟹壳为原料制取壳

2、聚糖。1.1壳聚糖的理化性质1.1.1主要物理性质不能完全溶解于水和碱溶液中，但可溶于稀酸(pH<6)，游离氨基质子化促进溶解。壳聚糖在溶液中是带正电荷多聚电解质，具有很强的吸附性；壳聚糖的溶解性与脱乙酰度、相对分子质量、粘度有关，脱乙酰度越高，相对分子质量越小，越易溶于水；壳聚糖的溶解性与脱乙酰度、相对分子质量、粘度有关，脱乙酰度越高，相对分子质量越小，越易溶于水。壳聚糖具有很好的吸附性、成膜性、通透性、成纤性、吸湿性和保湿性[3]。1.1.2主要化学性质甲壳素和壳聚糖可与多种有机酸的衍生物如酸酐、酰卤（主要是酰氯）反应，导入不同分子量的脂肪族或芳香族酰基，这是壳聚糖化学反应

3、中研究得最多的一种；甲壳素和壳聚糖的羟基可与烃基化试剂反应生成醚，如甲基醚，苄基醚、羧甲基醚等；甲壳素和壳聚糖的特殊结构使得它们对具有一定离子半径的一些金属离子在一定的PH条件下具有螯合作用。1.2壳聚糖的应用1.2.1医学应用1.2.1.1促进凝血和伤口愈合：壳聚糖具有促进血液凝固的作用，可用作止血剂。它还可用于伤口填料物质，具有灭菌、促进伤口愈合、吸收伤口渗出物、不易脱水收缩等作用[4]。1.2.1.2可作为药物的缓释基质：壳聚糖能被生物体内的溶菌酶降解生成天然的代谢物，具有无毒、能被生物体完全吸收的特点，因此用它作药物缓释剂具有较大的优越性。日本已有以壳聚糖作为基质的缓释

4、药物出售[4]。1.2.1.3用于人造组织和器官：壳聚糖与磷酸钙的复合物可作为骨的替代物，用于骨的修补及牙的填料；壳聚糖衍生物与聚酯的复合材料可用作人造血管。壳聚糖和甲壳素混合后可制成高强度的丝状纤维，用作手术线。这种手术线能被生物体内的溶菌酶降解，伤口愈合后不需拆除就能被机体充分吸收，不会产生过敏反应。1.2.1.4具有免疫调节活性：壳聚糖具有激活机体系统、介导机体系统的系列生物学效应，提高吞噬细胞的系统功能。巨噬细胞表面存在着细菌多糖的受体，而壳聚糖作为细菌多糖的类似物，能刺激巨噬细胞活化[4]。1.2.2生物学方面的应用1.2.2.1作为固定化酶的载体：壳聚糖是一种网状载

5、体，具有机械性能良好、化学性质稳定、耐热性强等优点，特别是分子中存在的氨基易与蛋白质或酶结合，可络合金属离子，使酶免受金属离子的抑制，同时它又易于通过接枝而改性，因此是一种良好的蛋白质和酶的载体[5]。现已成功地在壳聚糖上固定了碱性磷酸酶、酸性磷酸酶、淀粉酶、天冬氨酸酶、纤维素及半纤维素酶等。壳聚糖对酶的固定化技术的常用方法是将酶包埋在载体上或通过醛桥将酶固定到载体上。1.2.2.2细胞培养用微载体：壳聚糖来自于生物体，细胞毒性极低、亲和性好、安全性高，是制造细胞培养用微载体的好材料。现在用壳聚糖培养细胞有两种常用的技术：一是将细胞封入微型胶囊中，即将悬浮细胞带有负电荷的羧甲基

6、纤维素溶液滴入带正电荷的壳聚糖溶液中，形成封有细胞的胶囊。二是将壳聚糖溶液涂敷在具有一定直径的硅胶颗粒上，为哺乳动物细胞的附着提供亲和表面[5]。2材料与方法2.1材料原料：蟹壳。试剂：HCOOH、NaOH、KMnO4、草酸，均为分析纯。2.2方法2.2.1生产工艺蟹壳剔杂洗净，用甲酸浸泡脱去无机盐后，水洗至中性，加入稀氢氧化钠溶液中浸煮脱除蛋白质，粗制甲壳素。粗品用1%KMnO4溶液浸渍1小时，水洗后置于1%的草酸溶液中，于(60~70)℃搅拌，水洗，精制甲壳素[6]。将甲壳素分别浸入(40~60)%浓氢氧化钠溶液中，温度控制在(130~140)℃，反应(2~4)小时，然后水

7、洗、干燥后得壳聚糖。2.2.2脱钙阶段条件的测定2.2.2.1在90℃反应4h的条件下，用酸浓度40、45、50、55、60、65%来测定甲酸浓度对产品的影响。2.2.2.2用50%甲酸在90℃下浸泡蟹壳，在1、2、3、4、5h时间下测定甲酸处理时间对产品的影响。2.2.2.3用体积分数为50％的甲酸酸浸4h，在90、100、110、120、130℃温度下测定甲酸处理温度对产品的影响。2.2.3脱蛋白质阶段条件的测定2.2.3.1取10克脱钙蟹壳于100℃下分别以不同浓度1、5、10、15、