甲壳素的制备及应22

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1、甲壳素的制备及应用研究答辩人：杜培蔚指导老师：刘明河1此课题的意义甲壳素是21世纪的新材料，它对人类社会的发展与进步有着巨大的作用。其理由：一是甲壳素是地球上仅次于纤维素的第二大生物资源，年生物合成量高达100亿吨，可以说是用之不竭的生物资源。二是全球几乎所有的国家均在研究开发甲壳素，每年发表的论文报告上万篇，有的国家平均每3天就申报一项甲壳素应用专利，甲壳素已是一种内涵丰富，前景广阔的全球化和高新技术化的物质，已成为世人瞩目的前沿学科领域。三是甲壳素的商业产品已遍布全球，其应用领域已拓展到工业、农业、环境保护、国防、人民生

2、活等各方面，四是甲壳素是目前自然界中唯一发现带正电荷的食物纤维，具有现今食物不具备的生理功能，被誉为人体健康所必需的第6生命要素。这对于解决困扰人类社会已久的“现代文明病”，保障人类健康，提高人类的生存发展质量具有重大意义。五是甲壳素是一种环保纤维源，它具有无毒、无味、耐晒、耐热、耐腐蚀，而且不怕虫蛀和碱的浸蚀，可生物降解，有望成为塑料的替代物，不仅可以解除人类所面临的“白色污染”，而且可以消除人体内外环境所面临的有毒有害物质对人体的威胁，实现经济社会的可持续发展。2实验材料与方法一、实验材料：虾壳二、主要仪器：回流装置75

3、型分光光度计干燥箱3实验部分一实验原理虾壳除含有甲壳素外,其它成分主要是碳酸钙和粗蛋白,因此制备甲壳素实际上是三者的分离。碳酸钙除去一般采用常温下稀酸分解反应形成可溶性盐。蛋白质则根据其两性化合物的特点用稀碱加热溶出,剩下则为甲壳素。由于甲壳素不溶于水及一般有机溶剂,所以用浓氢氧化钠在一定温度下将甲壳素中的乙酰基脱去,即得可溶性甲壳素。二实验流程虾壳→洗涤→风干→粉碎→盐酸溶液搅拌4h→静置4h→分离取壳→氢氧化钠浸泡4h→水洗至中性→沥干壳→氢氧化钠浸泡4h→分离取壳→氢氧化钠回流4h→脱色→洗涤→晒干→成品4产品质量分析

4、一红外吸收光谱分析取虾壳提取物和市售甲壳素，分别绘制红外吸收光谱，比较其特征吸收，若两者图谱一致，可证明蟹壳提取甲壳素的分子基团特征与对照品一致。二蛋白质检查取产品10g，加1mol/L氢氧化钠溶液回流煮沸2小时，离心。取上层清液加双缩脲试剂，若不显紫红色，可证明本工艺条件脱蛋白符合要求。三炽灼残渣检查取产品1g，按中国药典[7]附录“炽灼残渣检查”项操作，遗留残渣若低于1.71%，则符合脱盐(主要为碳酸钙)要求。5结果分析5.1.1盐酸浓度对实验的影响虾壳中无机盐成份除去方法采用盐酸与其反应分解之后形成可溶性盐。在除无机盐

5、过程中发现,用浓盐酸与其反应脱盐速度快,稀盐酸脱盐速度缓慢,当浸泡4小时后,不同浓度的盐酸均脱除了虾壳中的无机盐成份,结果见表1。表1酸处理虾壳浓度的选择序号盐酸浓度%甲壳素的黏度125602418036954830.由表1可知,浓盐酸浸泡虾壳,得到可溶性甲壳素粘度小。稀盐酸浸泡虾壳得到较高粘度的可溶性甲壳素,究其原因浓盐酸在脱虾壳无机盐成份时甲壳素有降级反应发生。因此浸泡虾壳酸液的浓度4%为宜。5.1.2碱浓度对实验的影响当虾壳由酸浸泡脱去无机盐组份后,用碱处理的目的是溶出虾壳中的蛋白质,其溶出效果与碱溶液的浓度有直接关系

6、,见表2。表2蛋白质溶出时碱浓度的影响序号氢氧化钠浓度%甲壳素的黏度1275241753626048385.从表2可以看出,增加氢氧化钠的浓度,延长浸泡时间,升高浸泡温度,蛋白质的溶出与色泽就好,可溶性甲壳素的粘度就高。以上这一结论主要原因经分析与酸处理无机盐成份相似。在蛋白质的分离过程中,碱浓度大,浸泡时间长,温度高有利于蛋白质溶出反应进行。当碱浓度低时,浸泡时间短,蛋白质溶出反应较难进行。因为甲壳素对蛋白质具有一定的吸附作用,不利于蛋白质与甲壳素的分离,且蛋白质占居着甲壳素的有效空间,妨碍了甲壳素脱乙酰基,致使可溶性甲壳

7、素粘度较低。分析在本实验中由于采用了有机溶剂，它比水具有更强的渗透性，再加上醇的氢氧化钠溶液中以醇钠的形式参与脱乙酰反应，同时它对色素有一定的萃取作用，因而有较高的脱乙酰度和较好的色泽。该工艺反应温度不高，故可得到高分子量的产品。另外，该工艺中的醇溶液可回收再利用，所以具有生产成本低、可操作性的特点；而且用本文脱蛋白、除钙、脱色、脱乙酰基、纯化等方法从对虾的虾壳中提取甲壳素工艺设备简单，操作简易，具有较强的推广性。6甲壳素的应用6.1甲壳素的保健功能强化免疫，抑制癌症甲壳素的降解产物葡萄糖胺使体液PH值发生变化,激活淋巴细胞

8、攻击癌细胞。并能与存在于血管壁表面的癌细胞转移载体结合,从而抑制癌细胞转移。排除有毒有害物质于甲壳素能够促进消化道蠕动,缩短肠内物质的通过时间,降低腹压及肠压,吸附有毒物质和重金属离子并排出体外。降血糖、降血脂、降血压。强化肝脏机能。活化细胞,抑制老化,甲壳素可调节植物神经系统及内分泌系统