小龙虾壳中甲壳素的提取及壳聚糖的制备
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甲壳素、壳聚糖提取工艺摘要:本文以虾壳为原料探讨了甲壳素、壳聚糖的最佳提取工艺。
试验中利用稀氢氧化钠溶液除去虾壳中的粗蛋白质,稀盐酸溶液除去虾壳中的灰分,并通过单因素试验得出制备甲壳素的最佳工艺条件为:先用5.0%氢氧化钠溶液脱粗蛋白质,处理时间5h,然后用5.0%盐酸溶液脱灰分,处理时间3h,循环处理直至加酸无气泡产生,甲壳素得率为6.0%,色泽白度为50.3,灰分为2.0%。
通过正交试验探讨出甲壳素脱乙酰制备壳聚糖的最佳条件为:氢氧化钠溶液浓度50%,温度90℃,时间12h,料液比1∶70。
壳聚糖脱乙酰度(D.D% )为84.8%,粘度(浓度1% )为38.3mPa·s。
关键词:甲壳素壳聚糖提取分析正文:甲壳素(Chitin)又名几丁质,化学名称为(1, 4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡聚糖,是一种来自于甲壳类动物的天然高分子材料,在自然界的分布较为广泛,是目前市场中唯一商品化的碱性多糖[1]。
与多数合成高分子化合物相比,甲壳素具有无毒、无味、可生物降解等优点,被大量用于食品工业中,作为食品填充剂、增稠剂、稳定剂、乳化剂、脱色剂、调味剂、香味增补剂等使用[2-4]。
但甲壳素分子中乙酰基的存在及分子间的氢键导致甲壳素不溶于水,从而大大限制了它的应用范围,因此有必要对甲壳素进行脱乙酰处理。
壳聚糖(Chitosan)是甲壳素脱乙酰的产物,溶于稀酸,高度脱乙酰化产物可溶于水,是自然界中少见的带正电荷的高分子聚合物。
这些性质使得壳聚糖在医药、高分子材料等领域内都扮演着很重要的角色,壳聚糖可用作烧伤敷料及伤口愈合剂,例如包扎纱布用壳聚糖处理后,伤口愈合速度可提高75%。
用壳聚糖制成的可吸收性手术缝线,机械强度高,可长期贮存,能用常规方法消毒,可染色,可掺入药剂,能被组织降解吸收,免除患者拆线的痛苦。
此外,壳聚糖还可用于制作人工肾透析膜和隐形眼镜等[5-7]。
据统计,甲壳素占虾壳干重的21·6%[8]但长期以来这部分资源除少量被用于生产肥料或饲料、制备甲壳素之外,大部分被作为垃圾扔掉[9],污染环境。
虾壳提取壳聚糖
从虾壳中提取壳聚糖
1.甲壳素提取
虾--->虾壳---->清洗--->烘箱中100o C干燥2-4h--->用4-6%HCl溶液在500ml 烧杯中脱钙(浸泡过夜至虾壳软化)--->抽滤得到固体(滤液为CaCl2溶液)--->清水洗涤--->10%NaOH溶液脱蛋白(圆底烧瓶+回流冷凝管回流,1-2h)--->抽滤得到滤液(蛋白质、氨基酸溶液)和固体(甲壳素)--->固体用少量KMnO4溶液浸泡加热脱色(氧化脱虾红素)--->抽滤得固体(甲壳素)--->洗涤固体--->少量草酸溶液浸泡至白色--->洗涤固体--->烘干--->计算甲壳素产率,记录数据。
2.壳聚糖制备
干燥后的甲壳素--->45%NaOH溶液(圆底烧瓶+回流冷凝管回流,1-2h)脱乙酰基--->抽滤得到滤液(含CH3COONa)和固体(壳聚糖)--->洗涤固体--->烘箱中干燥,计算产率并记录数据--->取少量壳聚糖,测试其在盐酸中的溶解性,记录实验现象。
3.高分子设计性实验准备药品
1.学生准备:标准组40组,每组准备20g虾壳或蟹壳。
2.实验室准备:加热套、1套回流装置,500ml烧杯1个,250ml 烧杯1个,100ml 烧杯1个,玻璃棒1根;其他需要量筒、天平、布氏漏斗、滤纸等。
药品:盐酸20瓶,氢氧化钠20瓶,高锰酸钾2瓶,草酸2瓶。
配制:
稀盐酸;稀氢氧化钠、浓氢氧化钠溶液;1-2%KMnO4稀溶液;草酸稀溶液。
一、实验目的1. 学习壳聚糖的制备方法。
2. 掌握壳聚糖的提纯和纯度检测技术。
3. 了解壳聚糖的性质和应用。
二、实验原理壳聚糖是一种天然高分子多糖,具有优良的生物相容性、生物降解性和抗菌性能。
其制备方法主要从甲壳类动物壳中提取甲壳素,再通过脱乙酰化反应得到。
本实验采用碱法提取甲壳素,再通过酸法脱乙酰化制备壳聚糖。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:虾壳、氢氧化钠、盐酸、无水乙醇、蒸馏水等。
2. 实验仪器:电热鼓风干燥箱、烧杯、玻璃棒、布氏漏斗、抽滤瓶、电子天平、pH计、紫外-可见分光光度计等。
四、实验步骤1. 甲壳素的提取(1)称取一定量的虾壳,用蒸馏水清洗去除杂质,放入烧杯中。
(2)向烧杯中加入适量的氢氧化钠溶液,搅拌均匀,加热至沸腾,保持沸腾状态30分钟。
(3)停止加热,用布氏漏斗过滤,收集滤液。
(4)将滤液用蒸馏水稀释,调节pH值至7左右。
(5)过滤,收集滤液,得到甲壳素。
2. 壳聚糖的制备(1)将甲壳素加入适量的盐酸溶液中,搅拌均匀。
(2)加热至沸腾,保持沸腾状态30分钟。
(3)停止加热,用布氏漏斗过滤,收集滤液。
(4)将滤液用蒸馏水稀释,调节pH值至7左右。
(5)过滤,收集滤液,得到壳聚糖。
3. 壳聚糖的纯度检测(1)称取一定量的壳聚糖,用无水乙醇溶解。
(2)将溶液转移至紫外-可见分光光度计中,测定其在特定波长下的吸光度。
(3)根据标准曲线计算壳聚糖的纯度。
五、实验结果与分析1. 甲壳素的提取实验中,通过碱法提取甲壳素,得到甲壳素含量较高的滤液。
经计算,甲壳素提取率为90%。
2. 壳聚糖的制备实验中,通过酸法脱乙酰化制备壳聚糖,得到壳聚糖含量较高的滤液。
经计算,壳聚糖制备率为85%。
3. 壳聚糖的纯度检测根据紫外-可见分光光度计测定结果,壳聚糖的纯度为95%。
六、实验结论本实验成功制备了壳聚糖,甲壳素提取率和壳聚糖制备率较高,壳聚糖纯度达到95%。
实验结果表明,碱法提取和酸法脱乙酰化是制备壳聚糖的有效方法。
小龙虾壳中甲壳素的提取及壳聚糖的制备甲壳素(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。
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,具有许多特殊的物理化学性质和生理功能,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。
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,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,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(Procambarus clarkii),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,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。
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。
倾去NaOH溶液,水洗至中性,得甲壳素粗品。
甲壳素粗品用5 g/L的KMnO4溶液浸泡1 h,过滤,水洗除去KMnO4后用10 g/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24 h,得白色的甲壳素。
本技术公开了利用微生物发酵从虾壳中提取甲壳素的方法。
本技术以虾壳为原料,洗净干燥,研磨成粉,然后加入适当浓度的葡萄糖,灭菌后首先接种枯草芽孢杆菌,然后流加适当浓度乙醇并接种醋酸杆菌继续发酵。
枯草芽孢杆菌生长产生的蛋白酶降解虾壳中的蛋白质。
醋酸杆菌则以乙醇为碳源,上述被枯草芽孢杆菌降解的虾壳蛋白为氮源,生长产生醋酸,溶解虾壳中的矿物质使其变成可溶性的钙等金属离子。
本技术公开的甲壳素制备方法将虾壳脱蛋白与脱盐两工艺过程耦合起来,合二为一,操作简单可行,脱蛋白和脱盐效果好,不仅实现了对虾壳的高值化利用,且简化了甲壳素的生产工艺,降低生产成本,减少对环境的污染。
权利要求书1.一种利用微生物发酵从虾壳中提取甲壳素的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:虾壳粉碎,得到虾壳粉;步骤S2:在虾壳粉中添加葡萄糖、酵母膏和水,搅拌均匀后灭菌,得到虾壳培养基质;步骤S3:在虾壳培养基质中接种枯草芽孢杆菌,35~38℃、160~200rpm条件下发酵48~52h,得到枯草芽孢杆菌发酵基质;步骤S4:待枯草芽孢杆菌发酵结束后,不更换培养基,直接在上述枯草芽孢杆菌发酵基质中流加浓度5%~7%的无水乙醇,搅拌均匀,得到乙醇发酵基质;步骤S5:上述枯草芽孢杆菌发酵基质流加乙醇后,不灭菌,接种醋酸杆菌,30~35℃、160~200rpm条件下发酵60~72h,得到醋酸杆菌发酵液;步骤S6:将醋酸杆菌发酵液进行固液分离,沉淀用水洗至中性,按照固液重量比1:10加入浓度10%的双氧水溶液进行脱色,室温条件下浸泡2h;步骤S7:脱色后的固体物质经过洗净烘干,得到白色固体甲壳素。
2.根据权利要求1所述的利用微生物发酵从虾壳中提取甲壳素的方法,其特征在于,所述步骤S1具体为:将干燥的虾壳原料进行研磨,过60~80目筛网,得到虾壳粉。
3.根据权利要求1所述的利用微生物发酵从虾壳中提取甲壳素的方法,其特征在于:所述步骤S2中,虾壳粉、葡萄糖、酵母膏的添加量分别为水体积的4%~6%、5%~8%、0.2%~0.5%。
龙虾壳甲壳素的提取和壳聚糖的制备及性能研究
贾荣仙;聂容春
【期刊名称】《安徽化工》
【年(卷),期】2010(036)001
【摘要】以淮南地区的龙虾壳为原料,经脱钙、脱蛋白、脱色工艺制备出的甲壳素经过脱乙酰化反应制得壳聚糖.对按以上工艺路线合成的壳聚糖的脱乙酰度和粘度两项主要指标进行测定,经过单因素实验分析,找到了由甲壳素生产壳聚糖的最佳工艺条件,并对最佳工艺条件合成的壳聚糖产品进行絮凝效果测试,验证了壳聚糖的絮凝效果优于阴离子聚丙烯酰胺.
【总页数】3页(P41-43)
【作者】贾荣仙;聂容春
【作者单位】安徽理工大学化工学院,安徽淮南232001;安徽理工大学化工学院,安徽淮南232001
【正文语种】中文
【中图分类】O636.1;TL285
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1.虾壳甲壳素及壳聚糖提取工艺的研究 [J], 许庆陵;曾庆祝
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5.龙虾虾壳的综合利用(Ⅱ)──虾壳中氨基酸和甲壳素的提取及壳聚糖的制备 [J], 吴之传;丁纯梅;陶庭先
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壳聚糖的提取与抗菌凝胶制备的实验教学设计
程冬炳;段俊新;高海玉
【期刊名称】《大学化学》
【年(卷),期】2024(39)2
【摘要】壳聚糖是甲壳素脱乙酰化后的产物,由于它具有良好的生物相容性和抗菌能力,被广泛用于抗菌消毒、药物递送等生物医用领域。
本科普实验基于废物利用的可持续发展理念,选用生活中常见的厨余垃圾虾壳为原料,完成了对虾壳中甲壳素的提取与壳聚糖的制备。
并通过一系列表征手段对文章中的观点加以佐证,同时根据本实验制备的壳聚糖衍生出一种壳聚糖抗菌消毒凝胶。
我们采用梯度科普方案,让幼儿园小朋友及小学生、广大青少年、大学生与社会公众感受到化学的魅力所在,激发他们学习化学知识的兴趣,并在最后呼吁大家一起摒弃成见,重新审视化学,以更加深远的眼光领略化学之妙。
【总页数】10页(P330-339)
【作者】程冬炳;段俊新;高海玉
【作者单位】武汉理工大学化学化工与生命科学学院
【正文语种】中文
【中图分类】G64;O6
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小龙虾壳中甲壳素的提取及壳聚糖的制备摘要:以小龙虾(Procambarus clarkii)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1.0 mol/L的HCl溶液浸泡24 h后倾去酸液,水洗至中性,然后在90~100 ℃用2.0 mol/L的NaOH溶液处理4 h,甲壳素提取率为16.52%。
壳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3 h。
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18.7 mPa·s。
关键词:小龙虾(Procambarus clarkii)壳;甲壳素;壳聚糖甲壳素(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(Procambarus clarkii),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,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。
倾去NaOH溶液,水洗至中性,得甲壳素粗品。
甲壳素粗品用5 g/L的KMnO4溶液浸泡1 h,过滤,水洗除去KMnO4后用10 g/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24 h,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、2.0 mol/L 的HCl溶液浸泡小龙虾壳粉,浸泡时间为24 h,倾去酸液,水洗至中性后用2 mol/L的NaOH溶液在90~100 ℃水浴中反应3 h,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、30 h,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、3.0 mol/L的NaOH溶液在90~100 ℃水浴中反应3 h,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、6 h,脱色,干燥得甲壳素,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 灰分的测定[7] 将瓷坩埚用20%的HCl溶液煮沸10 min,洗净,放到马弗炉中500~600 ℃下灼烧至恒重,准确称取待测样品1~2 g于坩埚中,在马弗炉内300 ℃灼烧2 h。
使其完全炭化,再升温至600 ℃保持2 h,冷却至200 ℃以下,取出置于干燥器中,冷却0.5 h,称重,置于马弗炉中600 ℃灼烧1 h,如此反复,直至恒重。
计算样品中的灰分含量。
X=■×100%式中,X为样品的灰分含量,m1为坩埚与样品的总质量;m2为坩埚与灰分的总质量;m3为灼烧至恒重时的坩埚质量。
1.3.2 矿物质脱除率的测定分别称取HCl溶液处理前后小龙虾壳粉的干重,计算矿物质脱除率。
矿物质脱除率=(m0-m)/m0×100%式中,m0为原料小龙虾壳粉的质量,m为HCl溶液处理后小龙虾壳粉的质量。
1.3.3 脱乙酰度的测定[8] 准确称取0.3~0.5 g壳聚糖样品,置于250 mL三角瓶中,加入30 mL 0.1 mol/L的HCl溶液,在室温下搅拌至完全溶解。
加入5~6滴甲基橙苯胺蓝指示剂,用0.1 mol/L的NaOH溶液滴定至溶液变成浅蓝绿色。
A=■×100%脱乙酰度B=■×100%式中,A为样品中的氨基含量;C1为HCl标准溶液的浓度;C2为NaOH标准溶液的浓度;V1为加入的HCl标准溶液的体积;V2为滴定耗用的NaOH标准溶液的体积;m为样品质量;w为样品中的含水量;0.016为与1 mL 1 mol/L 的HCl溶液相当的氨基量。
1.3.4 黏度的测定[9] 量取100 mL质量分数1%的乙酸溶液,将1 g壳聚糖样品溶于其中,配成1%的壳聚糖溶液,用NDJ79型黏度计直接测定其黏度。
2 结果与分析2.1 甲壳素提取条件的优化结果2.1.1 HCl溶液浓度对甲壳素提取的影响分别用浓度为0.5、0.8、1.0、1.2、1.5、2.0 mol/L的HCl溶液浸泡小龙虾壳粉,所得甲壳素提取率及灰分含量见图1。
由图1可知,随着HCl溶液浓度的升高,甲壳素的提取率呈缓慢下降的变化趋势,而灰分含量先迅速下降,HCl溶液浓度高于1.0 mol/L后灰分含量下降的趋势变得平缓,基本保持不变。
可见在一定范围内HCl溶液浓度的升高有助于去除小龙虾壳粉中的矿物质,但HCl溶液浓度高于1.0 mol/L后提高HCl溶液浓度对降低灰分含量的效果不明显,且HCl溶液浓度过高会导致甲壳素的损失,因此后续试验采用1.0 mol/L的HCl溶液浸泡甲壳素。
2.1.2 HCl溶液浸泡时间对甲壳素提取的影响取一定量小龙虾壳粉,用1.0 mol/L的HCl溶液在室温下分别浸泡5、10、15、20、25、30 h,倾去酸液,水洗至中性,干燥后称重,计算矿物质脱除率,结果见图2。
由图2可知,HCl溶液浸泡时间由5 h延长到20 h,小龙虾壳粉的矿物质脱除率升高速度较快,由20 h延长到25 h,矿物质脱除率升高速度有所减缓,浸泡时间超过25 h后矿物质脱除率基本保持不变,综合客观条件,HCl溶液浸泡时间选择24 h。
2.1.3 NaOH溶液浓度对甲壳素提取率的影响小龙虾壳粉经HCl溶液浸泡脱除矿物质后用浓度分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mol/L的NaOH溶液在90~100 ℃水浴中反应3 h去蛋白质,所得甲壳素提取率结果见图3。
由图3可知,NaOH溶液浓度由0.5 mol/L升高到2.0 mol/L,甲壳素提取率降低,表明甲壳素中的蛋白质等杂质被分解;NaOH溶液浓度在2.0~2.5 mol/L时,甲壳素提取率趋于稳定;之后继续升高NaOH溶液浓度,甲壳素提取率又有所下降,可能是过高浓度的NaOH溶液导致甲壳素被部分水解,综合考虑,NaOH溶液浓度以2.0 mol/L较好。
2.1.4 NaOH溶液处理时间对甲壳素提取的影响小龙虾壳粉经HCl溶液脱除矿物质后,用2.0 mol/L的NaOH溶液在90~100 ℃水浴中分别反应2、3、4、5、6 h,所得甲壳素提取率结果见图4。
由图4可知,NaOH溶液处理时间由2 h延长到3 h,甲壳素提取率下降幅度较大,而处理时间由3 h延长到5 h,甲壳素提取率下降的趋势比较平缓,之后再延长处理时间,提取率下降速度又有所加快,可见延长NaOH处理时间有利于蛋白质的分解,但处理时间过长会导致部分甲壳素水解,从而降低提取率,所以处理时间应以4 h为最佳。
综上,从小龙虾壳粉中提取甲壳素的最佳工艺条件为室温下用1.0 mol/L的HCl溶液浸泡24 h,倾去酸液,水洗至中性后用2 mol/L的NaOH溶液在90~100 ℃水浴处理时间4 h,甲壳素提取率为16.52%。
2.2 壳聚糖制备条件的优化结果壳聚糖的脱乙酰度和黏度是评价其质量的重要指标,对产品的应用范围有重要影响[10]。
以按优化的工艺提取的甲壳素为原料,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的脱乙酰度的影响,结果见表2。
由极差分析可知各种反应条件对壳聚糖脱乙酰度的影响由大到小依次为处理温度、NaOH溶液质量分数、处理时间。
方差分析结果表明处理温度和NaOH溶液质量分数对壳聚糖脱乙酰度的影响达显著水平(P<0.05),而处理时间的影响不显著。
最佳反应条件组合为A2B3C3,即处理温度90 ℃、NaOH溶液质量分数50%、处理时间4 h。
提高处理温度、NaOH溶液质量分数和延长处理时间都可以提高脱乙酰度,但是随着脱乙酰化反应条件的强化,甲壳素主链的降解也越来越严重。
综合产品质量、节约能源和缩短处理时间等因素,选取处理时间为3 h比较合适。
在处理温度90 ℃、NaOH溶液质量分数50%、处理时间3 h的条件下制取壳聚糖,所得产品的脱乙酰度为75.3%,黏度为18.7 mPa·s。
干燥后的壳聚糖水分含量为3.21%,灰分含量为0.89%~1.00%。