地产龙虾壳甲壳素的提取和壳聚糖的制备

1、地产龙虾壳甲壳素的提取和壳聚糖的制备【关键词】  龙虾壳；,甲壳素；,壳聚糖；,制备方法摘要：目的:以地产龙虾壳为原料, 探讨其甲壳素的提取和壳聚糖的制备方法, 以开发壳聚糖制备的新原料资源。方法：用脱蛋白、除钙、脱色、脱乙酰基、纯化等方法制备壳聚糖, 研究其壳聚糖的脱乙酰度、分子量等性质，并与市售生化级壳聚糖的红外光谱进行比较。结果：地产龙虾壳中的甲壳素和壳聚糖的产率分别为14.8%和8.9%；龙虾壳聚糖的红外光谱与市售生化级壳聚糖的图谱基本一致；其它技术指标与文献记载基本一致。结论： 用本法从地产盱眙龙虾的虾壳中提取甲壳素和制备壳聚糖工艺设备简单，操作简易，具有较强的推广性；地产

2、盱眙龙虾的虾壳含甲壳素较高, 是一种制备壳聚糖不可多得的天然资源, 值得开发利用。关键词：龙虾壳；  甲壳素；  壳聚糖；  制备方法Abstraction and Preparation of Chitin and Chitosan from Local Lobster ShellZHENG Tiesheng， XIN  Huaisheng， BIAN Aimin， WANG  Yana， ZONG  Aiping（College of Medical Science Technology, Jiangsu University,

3、Zhenjiang, 212001, China; College of Pharmarcy, Jiangsu University, Zhenjiang, 212001, China; Zhenjiang Koly Biotech Co.,LTD, Zhenjiang, 212001,China）Abstract：Objective：With the local lobster shell as the raw material，we inquire into the abstraction and preparation of chitin and chitosan to develop

4、a new raw material resources for chitosan.Methods：Use methods such as take off protein，calcium，colour，deacetylate and purification to prepare chitosan  to study deacetylate degree，molecular weight and other characters of chitosan，then compare with infrared spectrum of bio-chemical chitosan on m

5、arket.Results：The chitin and chitosan obtained from lobster shell are 14.8% and 8.9%, respectively. The infrared spectrum of chitosan between local lobster and lobster on sale is consistent. The other technical indexes are also accordance with document.Conclusion：Use methods such as taking off prote

6、in，calcium，colour，deacetylate and purification to abstract and preparing chitin and chitosan from Xuyu's local lobster shell.The technology，equipments，operation are simple and have strong popularization.The chitin abstracted from Xuyu's local lobster shell is rather high，it's a natural r

7、esources to prepare chitosan and is worth to exploit and utilize.Key words：Lobster shell；  Chitin；  Chitosan；  Preparing methods    壳聚糖（chitosan）是甲壳素（chitin）经脱乙酰基后的产物。甲壳素广泛存在于虾壳、蟹壳、昆虫外壳、真菌和藻类等细胞壁中1，是一种天然高分子的多糖化合物，化学名称为（1，4）2氨基2脱氧D葡聚糖2。由于该多糖链上有丰富的氨基和羟基易于进行化学修饰，经化学修饰后的产品已

8、在医药、农业、日化、轻纺、环保等领域得到了广泛的应用3。目前, 我国生产甲壳素产品的原料主要是海洋蟹、虾的外壳, 对内地产的龙虾壳, 尤其是地产的盱眙龙虾壳的应用还未见报道, 实际上盱眙龙虾壳中含有丰富的甲壳素和蛋白质, 是一种不可多得的天然生物资源, 具有很高的应用价值。本文采用食后的盱眙龙虾壳为原料, 探讨了从龙虾壳中提取甲壳素并制备壳聚糖的生产工艺, 取得了较好效果, 为地产龙虾的综合利用提供了依据, 为甲壳素及壳聚糖的制备开辟了新的原料来源。现将结果报道如下。1  材料和方法1.1  试剂 氢氧化钠(工业级,96%,山东曙光集团环拓化工有限公司), 乙醇(医用级),

9、 盐酸(工业级), 盐酸(分析纯，江苏省宝应县沪宝化学试剂厂), 氢氧化钠(分析纯，96，齐齐哈尔化工厂)。1.2  仪器 岛津UV210紫外分光光度计；乌氏粘度计(中国医药（集团）上海化学试剂公司) ；电子自动天平(上海天平仪器厂产 ) 。Nicolet lmpact 410型红外分光光度计(KBr压片)。1.3  原料 地产盱眙龙虾的虾壳。1.4  甲壳素的提取和壳聚糖的制备方法1.4.1  甲壳素的提取取龙虾虾壳，拣无虫蛀霉烂变质的，清洗后在105干燥4 h，称取100.0 g，在室温下浸泡于1.0 mol/L工业盐酸中18 h，用工业用水漂洗至中

10、性，再在室温下浸泡于2.5 mol/L工业氢氧化钠溶液18 h，用工业用水漂洗至中性。再放入前述氢氧化钠溶液18 h，用水漂洗至中性后，浸泡于前述盐酸溶液中18 h，再用工业用水漂洗至微酸性（pH56），经日光晾晒2 d去色素。干燥后粉碎过80目筛，得到的粗制品颗粒浸泡于1.0 mol/L的分析纯盐酸中18 h，用蒸馏水清洗至中性后浸泡于2.5 mol/L分析纯氢氧化钠溶液18 h，再用蒸馏水漂洗至中性，过滤后在105干燥4 h，得到具有天然结构甲壳素14.8 g。1.4.2  壳聚糖的制备称取10 g洁净龙虾甲壳素加入200 ml 12 mol/L的分析纯氢氧化钠溶液中，升温至 9

11、0反应3 h，过滤后转入含25 g分析纯氢氧化钠的乙醇溶液中，在回流温度下反应3 h，过滤，用蒸馏水洗至中性，烘干，粉碎得壳聚糖8.9 g 。1.4.3  壳聚糖的纯化取壳聚糖10 g, 用3%的醋酸溶解, 滤除不溶物, 滤液用一定浓度的氢氧化钠溶液调pH9.0, 静置析出沉淀, 过滤,用蒸馏水洗至中性，烘干，粉碎得精制壳聚糖8.5 g 。1.5  壳聚糖质量指标测定1.5.1  脱乙酰度的测定  用多波长线性回归-紫外分光光度法测定壳聚糖的脱乙酰度4。1.5.2  平均分子量的测定  用乌氏粘度计法5测定出特性粘度，按公式=1.81

12、×103 M 0.93计算平均分子量（M）。 1.5.3  壳聚糖灰份含量的测定 先将洁净干燥的坩埚恒重，在坩埚中称取0.2 g左右的壳聚糖，在普通电炉中烤至碳化，然后在(550±20)灼烧3 h,取出，在空气中冷却1 min，再在干燥器中冷却30 min，称重。称重后放入电炉中灼烧1 h,冷却，称重。两次质量之差小于0.001 g为恒重。1.5.4  壳聚糖水份含量的测定  称取0.2 g壳聚糖样品，在105下烘干4 h至恒重，计算失重，即得水分。2  结果2.1  壳聚糖的产率和技术指标以洗净的龙虾壳为原料，按本法提取甲

13、壳素制备壳聚糖,所得产品的产率和有关质量指标见表1。表1  壳聚糖的产率和技术指标（略）由表1可知，本法所制得的甲壳素和壳聚糖的产率分别为14.8%和8.5%；其它技术指标与文献记载基本一致6说明地产龙虾壳中含甲壳素较高；用本法从其虾壳中提取的甲壳素和制备的壳聚糖符合市售甲壳素和壳聚糖的质量指标。2.2  壳聚糖的红外光谱解析对本法制备的壳聚糖采用红外光谱法进行定性分析, 并与市售生化级壳聚糖试剂比较, 结果见图12。图1红外光谱中3 380 cm1处为羟基、氨基的伸缩振动峰；2 878 cm1处为CH伸缩振动峰；1 564 cm1处为NH变形振动峰；1 073 cm1处为

14、D吡喃葡萄糖苷的特征峰；1 1551 000 cm1处为CN吸收带；1 658、1 318 cm1处为残余乙酰基的吸收峰。与图2市售生化试剂级壳聚糖的红外光谱图进行比较可知，这两张谱图的特征峰位置十分类似。不同的是生化试剂级壳聚糖的氨基伸缩振动峰较为强烈；自制壳聚糖的残余乙酰基吸收峰较为尖锐，这是由于生化试剂级壳聚糖比自制壳聚糖的脱乙酰度要高的缘故。3  讨论 地产盱眙龙虾为克氏螯虾(RedSwamp Crayfish或Red Swamp Crawfish)，学名克氏原螯虾(ProcambarusClarkii(Cirard) 。原产于美国，20世纪2030年代传至我国的南京一带，由

15、南京自然传播，在盱眙境内生长、繁育、壮大，成为盱眙一道亮丽的风景线, 深受广大食客的青睐, 目前年产量可达5 000 t。由于人为传播和它自身生命力强，扩展能力大,逐渐扩展到北京、天津、河北、山西、河南、安徽、湖北、湖南、江西、上海、浙江、广东等省、市。在我国无论南方还是北方，都适宜龙虾的生存和发展。特别是在长江中下游地区，这里湖泊、池塘、湿地星罗棋布，江河、沟渠纵横交错，龙虾传播、繁殖快速，很快发展到几乎遍布长江(中下游)南北的每个角落，并成为归化于我国自然水体的一个种群。最近十几年，种群发展特别快，在有的湖泊和地区已成为优势种群，是我国重要的水产资源。因此, 龙虾外壳作为提取甲壳素制备壳聚

16、糖的原料，资源十分丰富，价格也低廉。图1  本法制备壳聚糖红外光谱图（略）图2  生化试剂级壳聚糖红外光谱图（略）在本方法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、纯化等方法从地产盱眙龙虾的虾壳中提取甲壳素和制备壳聚糖工艺设备简单，操作简易，具有较强的推广性。参考文献：1  杨  丹

17、，刘  毅，何兰珍. 甲壳素交联改性制备超级保水凝胶J.石油化工，2003，32 (3): 133138.2  俞卫华， 马正升. 甲壳素改性及其在纺织工业中的应用J.金山油化纤，2003， 22(3): 3034.3  Gundmund S ,Thorceif  A, Paul S. Chitin and ChitosanM.London and New York: Elsevier Aapplied Science, 1989：5170.4  刘长霞，陈国华，孙明昆，等. 多波长线性回归紫外分光光度法测定壳聚糖的脱乙酰度J.青岛海洋大学学报， 2003，1: 148154