下载文档原格式
甲壳素及其衍生物一、甲壳素的由来甲壳素(Chitin)又名甲壳质，壳多糖，壳蛋白，是法国科学家布拉克诺(Braconno)1811年首先从蘑菇中提取到一种类似于植物纤维的六碳糖聚合体，把它命名为Fungine（蕈素）。
1823年，法国科学家欧吉尔(Odier)在甲壳动物外壳中也提取了这种物质，并命名为chitoin （几丁质），chitoin希腊语原意为"外壳"、"信封"的意思。
1.1 甲壳素的分布自然界中，甲壳素广泛存在于低等植物菌类、藻类的细胞，节肢动物虾、蟹、蝇蛆和昆虫的外壳，贝类、软体动物（如鱿鱼、乌贼）的外壳和软骨，高等植物的细胞壁等，其每年生物合成的资源量高达100亿吨，是地球上仅次于植物纤维的第二大生物资源，其中海洋生物的生成量在10亿吨以上，可以说是一种用之不竭的生物资源。
甲壳素经自然界中的甲壳素酶、溶菌酶、壳聚糖酶等的完全生物降解后，参与生态体系的碳和氮循环，对地球生态环境起着重要的调控作用。
1.2甲壳素的化学结构经结构分析，甲壳素是自然界中唯一带正电荷的一种天然高分子聚合物，属于直链氨基多糖，学名为[(1，4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖]，分子式为(C8H13NO5)n，单体之间以β(1→4)甙键连接，分子量一般在106左右，理论含氮量6.9%。
其分子结构特点为：氧原子将每个碳原子的糖环连接到下一个糖环上，侧基团"挂"在这些环上。
甲壳素分子化学结构与植物中广泛存在的纤维素非常相似，所不同的是，若把组成纤维素的单个分子棗葡萄糖分子第二个碳原子上的羟基(OH)换成乙酰氨基(NHCOH3)，这样纤维素就变成了甲壳素，从这个意义上讲，甲壳素可以说是动物性纤维。
1.3 甲壳素的化学性质甲壳素有α，β，γ三种晶型。
α棗甲壳素的存在最丰富，也最稳定。
由于大分子间强的氢键作用，导致甲壳素成为保护生物的一种结构物质，结晶构造坚固，一般不熔化，也不溶于一般的有机溶剂和酸碱，化学性质非常稳定，应用有限。
甲壳素衍生物的制备工艺Ξ章朝晖1, 黄 平2(1.广西南宁化工研究设计院,广西南宁 530022;2.南宁化工股份有限公司,广西南宁 530031) 摘 要:介绍了多种甲壳素衍生物的制备工艺和生产方法,包括壳聚糖、羧甲基甲壳素、羧甲基壳聚糖、乙酰化壳聚糖、羧丙(乙)基壳聚糖、微晶甲壳素及壳聚糖、盐酸氨基葡萄糖、甲壳素硫酸盐、溴化甲壳素、N2乙基壳聚糖、季铵化壳聚糖、壳聚糖接枝共聚产物等十多种。
关键词:甲壳素;壳聚糖;衍生物;制备 中图分类号:O636.1 文献标识码:A 文章编号:100320840(2000)0320020205 甲壳素又名甲壳质、几丁质,英文名Ch itin,主要存在于虾、蟹、蛹及昆虫等动物外壳以及菌类、藻类植物的细胞壁中。
地球上每年生物合成的甲壳素达数十亿t,是产量仅次于纤维素的纯天然高分子化合物。
壳聚糖又名甲壳胺或脱乙酰甲壳素,英文名Ch ito san,是甲壳素经脱乙酰化反应制得的产物,是最基本、最重要的甲壳素衍生物。
甲壳素为白色的固体,比重0.3,常温下能稳定存在,甲壳素分子之间存在着强烈的氢键作用,使甲壳素成为高度的结晶结构,从而造成甲壳素的高度难溶解的性质。
甲壳素不溶于水及绝大多数有机溶剂,也不溶于稀酸、稀浓碱中,只溶于浓酸及某些特定介质。
壳聚糖为白色带珍珠光泽的片状或粉状固体,其分子上的活性基团为氨基而不是乙酰胺基,因此壳聚糖的化学性质和溶解性比甲壳素有所改善,可溶于稀酸之中,但仍不能溶于水及大多数有机溶剂中。
甲壳素及其衍生物具有良好的吸湿性、成膜性、气透性、降解性、生物和容性、无毒副作用以及不污染环境的优良性质,广泛应用于环保、水处理、食品、化工、医药、纺织、造纸、烟草、农业、化妆品、印染、生物医学、酶制剂、保健品、金属回收及提取等许多行业中。
甲壳素作为一种纯天然可再生的自然资源,开发其应用具有极其深远的意义。
但是,甲壳素的高度不溶性质极大地限制了它的应用,必须对甲壳素进行化学深加工,引入或改变其分子链上的某些化学基团,或者完全降解或部分降解其分子链,从而得到一些具有特殊性质、水溶性有所改善的衍生物产品,来满足人们的使用需要[1～3]。
浅析甲壳素及衍生物壳聚糖0前言：甲壳素(chitin) 又名几丁质,是自然界中含量仅次于纤维素的一种多糖,同时,也是地球上数量最大的含氮有机化合物。
其在自然界中主要存在于节肢动物(主要是甲壳纲如虾、蟹等,含甲壳素高达58～85 %) 、软体动物、环节动物、原生动物、腔肠动物、海藻及真菌等中,另外在动物的关节、蹄足的坚硬部分,动物肌肉与骨结合处,以及低等植物中均发现有甲壳素的存在。
壳聚糖是甲壳素脱去大部分乙酰基后的产物是甲壳素最为重要的衍生物。
自从1811 年,法国科学家H.Braconnnot 发现甲壳素以来,甲壳素逐渐被认识与利用。
近年来,国内外相关的研究日趋活跃,甲壳素和壳聚糖已被现代科学称之为继糖、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等五大生命要素之后的第六生命要素。
甲壳素和壳聚糖经过改性之后生成的改性高分子具有无毒、可以完全被生物降解在自然界形成良性循环等诸多优点,显示了良好的应用前景。
关键词: 甲壳素,壳聚糖,利用,开发1. 结构及理化性质1.1 结构甲壳素是一种天然高分子化合物,其学名是β- (1 →4) - 2 - 乙酰氨基- 2 - 脱氧- D - 葡萄糖,是由N - 乙酰氨基葡萄糖以β- 1 ,4 糖苷键缩合而成的。
如果把此结构式中糖基上的N - 乙酰基大部分去掉的话,就成为甲壳素最为重要的衍生物壳聚糖。
1.2 理化性质1.2.1 物理性质甲壳素是白色或灰白色无定型、半透明固体,相对分子质量因原料不同而有数十万至数百万,不溶于水、稀酸、稀碱、浓碱、一般有机溶剂,可溶于浓的盐酸、硫酸、磷酸和无水甲酸,但同时主链发生降解[7] 。
壳聚糖是白色无定型、半透明、略有珍珠光泽的固体,因原料不同和制备方法不同,相对分子质量也从数十万至数百万不等,不溶于水和碱溶液,可溶于稀的盐酸、硝酸等无机酸和大多数有机酸,不溶于稀的硫酸、磷酸。
在稀酸中,壳聚糖的主链也会缓慢水解,溶液的粘度逐渐降低1.2.2 化学性质甲壳素和壳聚糖化学性质的研究,内容十分广泛, 其分子结构当中含有羟基、氨基和自由基,可以发生酰化、酯化、醚化、氧化、烷基化、螯合、接枝共聚及交联等一系列化学反应,这对于研究认识它们的本质,进行创新性工作,开发新产品有重要意义。
甲壳素及其衍生物壳聚糖的应用研究进展(chitin)又名几丁质，是自然界中含量仅次于纤维素的一种多糖，同时，也是地球上数量最大的含氮有机化合物。
其在自然界中主要存在于节肢动物(主要是甲壳纲如虾、蟹等，含甲壳素高达58%～85%)、软体动物、环节动物、原生动物、腔肠动物、海藻及真菌等中，另外在动物的关节、蹄、足的坚硬部分，自从1811年法国科学H·Braconnnot发现甲壳素以来，甲壳素逐渐被认识和利用。
近年来，国内外相关的研究日趋活跃，甲壳素和壳聚糖已被现代科学称之为继糖类、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等五大生命要素之后的第六生命要素[1]。
甲壳素和壳聚糖经过改性之后生成的改性高分子具有无毒，可完全被生物降解、在自然界形成良性循环等诸多优点，显示了良好的应用前景。
本文主要介绍近年来甲壳素/1Papineau等认为，由于壳聚糖分子的正电荷和细菌细胞膜上负电荷的相互作用，使细胞内的蛋白酶和其他成分泄漏，从而达到抗菌、杀菌作用。
他们研究发现，用量为0.2mg/ml的壳聚糖乳酸盐对大肠杆菌具有较好的抑制作用，而且壳聚糖谷氨酸盐对酵母菌如酿酒酵母的繁衍也具有较好的抑制效果，1mg/ml的壳聚糖乳酸盐会使酵母菌在17min内完全失去活性。
Sudharshan等指出，由于壳聚糖可渗入细菌的核中并和DNA结合，抑制mRNA的合成，从而阻碍了mRNA与蛋白质的合成，达到抗菌作用。
他们研究了水溶性壳聚糖如壳聚糖乳酸盐、壳聚糖谷氨酸和壳聚糖氢化谷氨酸对不同细菌增殖的影响。
结果发现，壳聚糖乳酸盐和壳聚糖谷氨酸盐对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有较好的抗菌作用。
Chen等[2]研究了脱乙酰度为69%的壳聚糖、磺化度为0.63%的壳聚糖、磺化度为13.03%的壳聚糖和硫代苯甲酰壳聚糖对牡蛎的防2败变质，从而缩短肉制品的贮存寿命和破坏肉制品的风味。
Darmadji和Izumimoto研究了用壳聚糖处理的牛肉的氧化稳定性效果。
毕业设计（论文）题目甲壳素的制备研究系（院）化学与化工系专业化学工程与工艺班级09化工本一学生姓名张厚国学号2009010821指导教师岳武职称讲师二〇一三年六月二十二日独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)是本人在指导老师的指导下独立进行研究工作所取得的成果成果不存在知识产权争议。
尽我所知除文中已经注明引用的内容外本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:二〇一三年六月二十二日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。
本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版同意学校保存学位论文的印刷本和电子版或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下建立目录检索与阅览服务系统公布设计（论文）的部分或全部内容允许他人依法合理使用。
（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名:二〇一三年六月二十二日甲壳素的制备研究摘要本文主要研究以蟹壳为原料，运用化学法制备甲壳素，使用不同的酸碱处理顺序和处理时间,处理温度对制得甲壳素产品的影响。
本次试验对蟹壳采用酸碱循环处理（酸除碳酸钙，碱除油脂和蛋白质，碱除蛋白质后可以助于酸除钙），使得酸碱得以回收减少能耗，双氧水氧化脱色，制得甲壳素。
运用不同的酸碱处理顺序和条件得到不同的产品，利用紫外分光光度法测定脱蛋白率，EDTA法测定脱钙率，通过对比不同产品的颜色，红外检测来分析得出生产甲壳素的最佳条件，为甲壳素的大规模工业生产提供更简洁经济的工艺条件。
实验得到的由蟹壳制备甲壳素的最佳条件为：以2.5mol/L的NaOH溶液在70℃下处理4小时，再用1.0mol/L的HCl溶液在常温下处理10小时。
脱色采用30%H2O2溶液处理1.5小时。
关键词：甲壳素；脱钙率；脱蛋白率The preparation of chitinAbstractThis paper mainly studies the impact of preparing chitin which based on making the crab shell as raw material, preparing chitin by using chemical method, using different acid-base processing sequence and nprocessing time, and processing temperature. In the test the acid-base cycling treatment of crab (acid in addition to calcium carbonate, alkali degreasing and protein, alkali removing protein can contribute to acid calcium removal), which can be recycled and reduce energy consumption of acid, hydrogen peroxide bleaching, preparation of chitin. The acid and alkali treatment sequence and different conditions have different products, using the UV spectrophotometric method for the determination of protein removal rate, determination of decalcification rate of EDTA method, by comparing the different color, infrared detection to analyze the optimal conditions were obtained for the production of chitin, chitin of large-scale industrial production to provide more simple process conditions of economy. The optimum conditions of preparation of chitin from crab shell for: NaOH solution, 2.5mol/L solution at 70℃for 4 hours, HCl solution and 1.0mol/L treatment for 10 h at room temperature. Decolorization of the 30%H2O2 solution for 1.5 hours.Keywords: Chitin; Decalcification rate; Protein removal rate目录引言 (1)第一章绪论 (2)1.1 甲壳素的性质与结构 (2)1.2 甲壳素的应用 (2)1.2.1 甲壳素的特殊生物功能 (2)1.2.2 工业上的用途 (5)1.2.3 医药上的用途 (5)1.2.4 美容上的用途 (5)1.3 甲壳素的制备方法 (5)1.3.1 化学法 (5)1.3.2 微生物发酵法 (5)1.3.3 酶合成法 (6)第二章实验部分 (7)2.1 实验试剂 (7)2.2 实验仪器 (7)2.3 实验原理 (7)2.3.1 生产工艺原理 (7)2.3.2 甲壳素的制备工艺流程 (8)2.4 实验 (8)2.4.1 脱蛋白实验 (8)2.4.2 脱钙实验 (9)2.4.3 脱色试验 (9)2.4.4 甲壳素的表征 (9)第三章结果与讨论 (10)3.1 碱浓度对脱蛋白效果的影响 (10)3.2 相同碱浓度下碱煮时间对脱蛋白的影响 (10)3.3 盐酸浓度对脱钙效果的影响 (11)3.4 酸处理时间对脱钙效果的影响 (12)3.5 脱色效果 (12)3.6 红外吸收光谱分析 (13)结论 (15)参考文献 (16)谢辞 (17)引言甲壳素是1811年由法国学者布拉克诺发现，1823年由欧吉尔从甲壳动物外壳中提取，并命名为Chitin，译名为几丁质。
