应用高电压脉冲电场辅助快速提取虾壳壳聚糖.pdf

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1、第27卷第6期3442011年6月农业工程学报TransactionsoftheCSAEVbl．27NO．6Jun．2011应用高电压脉冲电场辅助快速提取虾壳壳聚糖赫桂丹，殷涌光※，闫琳娜，于庆宇(吉林大学生物与农业工程学院，长春130022)摘要：为提高虾壳的综合利用效果，该文以虾壳为原料，将高电压脉冲电场(PEF)技术用于壳聚糖的提取研究。与常规加热法和微波法进行了对比试验，并通过单因素试验和三元二次回归旋转组合设计确定最佳制备工艺。结果表明：该技术与传统加热和微波法方法相比，具有非热、反应速度快，脱乙酰度高的

2、特点。建立了脉冲数、场强、NaOH质量浓度对脱乙酰度影响的数学模型，确定了最佳工艺参数：脉冲数10，电场强度20．48kV／cm，NaOH质量分数48．64％，该条件下脱乙酰度达到最大92．32％。因此，利用高电压脉冲电场技术可以快速制备虾壳中的壳聚糖。关键词：提取，模型，优化，高电压脉冲电场，壳聚糖，虾壳doi：10．3969丘．issn．1002—6819．2011．06．060中图分类号：TS254．9文献标志码：A文章编号：1002—6819(2011)一06—0344—05赫桂丹，殷涌光，闫琳娜，等．应用

3、高电压脉冲电场辅助快速提取虾壳壳聚糖[J]．农业工程学报，2011，27(6)：344--348．HeGuidan，YinYongguang，YahLinna，eta1．Fastextractionofchitosanfromshrimpshellbyhighintensitypulsedelectricfields[J]．TransactionsoftheCSAE，2011，27(6)：344--348．(inChinesewithEnglishabstract)0引言甲壳素(Chitin)是虾、蟹和昆虫等外壳的

4、重要成分【11，其学名是争(1—4)一2．乙酰氨基．2．脱氧．D一葡萄糖，是由N．乙酰氨基葡萄糖以伊1，4糖苷键缩合而成的。如把此结构式中糖基上的N．乙酰基去掉，就成为甲壳素最为重要的衍生物壳聚糖(Chitosan)12-3]。自然界中甲壳素含量巨大，但是由于甲壳素本身的结晶度比较高，水溶性较差，也不溶于一般溶剂，加热到200℃以上才开始分解，直接应用有一定困难，因此要对甲壳素作相应的改性，而壳聚糖作为甲壳素改性的最主要产物，具有无毒性、亲水性、生物相溶性、生物可降解性、抗菌性等优点而受到广泛关注【4‘5]，在医药

5、、食品、化妆品、农业即环保诸方面具有广阔的应用前景，对人体有诸多有益的功效，因此世界各国的科学家对壳聚糖的开发及应用研究越来越感兴趣，由甲壳素制取壳聚糖的研究、生产以及应用的探索也越来越广泛和深入。虾壳中含有大量的甲壳素，质量分数约为20％25％【6】，传统的加热法和微波法普遍存在耗时、提取率低、成本高以及有效成分热损失等问题[1，7】。高电压脉冲电场(Highintensitypulsedelectricfields，PEF)是一种全新的非收稿日期：2010．10．09修订日期：201l一06．07基金项目：“十

6、一五”国家科技支撑计划资助项目(2007BAD55806)：长春市科技攻关计划资助项目(06GGl39)；长春市科技成果转化百亿增值工程项目(2007CZl4)；吉林省科技厅科技发展计划资助项目(20060216)。作者简介：赫桂丹(1980一)，女，吉林大安人，工程师，博士，主要从事农产品加工及设备研究，长春吉林大学生物与农业工程学院，130025。Email：hgd@j[u．edu．cn※通信作者：殷涌光(1949一)，男，吉林白城人，教授，博士生导师，主要从事农产品加工及设备研究，长春吉林大学生物与农业工程学

7、院，130025。Email：biofood@jlu．edu．ell热处理方法【8】，具有能保持食品的原有风味、处理时间短、能耗低的特点【9-¨】。本文以虾壳为原料，提出了一种利用高电压脉冲电场(PEF)技术替代传统加热法，快速制备壳聚糖的新方法，该方法无需加热，且简便、快速、脱乙酰度高，为虾壳的综合利用提供了新的方法，并为高电压脉冲电场开辟新的应用途径。1材料和方法l-1材料仔虾虾壳，购于吉林长春超市，产白丹东。1．2试剂和仪器试剂：氢氧化钠，盐酸，高锰酸钾，草酸，甲基橙，苯胺蓝，均为分析纯。仪器：自行设计的高电

8、压脉冲电场装置；高速离心机(TCN-16G，转速4000～40000r／min，江苏金坛市恒丰仪器厂)；磁力搅拌器(8PHW-1，上海实验仪器厂)；循环水式真空泵(SHZ．P，河南巩义水泵厂)；电子天平(JAl0002，上海精密天平仪器厂)；微波炉(V口207S，广州顺德惠而浦公司)；旋转黏度计(NDJ．1，上海天平仪器厂)。1．3PEF装置的设计按文献f1