甲殼素的提取與殼聚糖的制備【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　甲殼素的提取與殼聚糖的制備</p><p><b>　　專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)</b></p><p>　　摘 要：作為一種資源豐富、用途廣泛的天然高分子化合物

2、——甲殼素/殼聚糖產(chǎn)品的開發(fā)研究引起了越來越多的研究機(jī)構(gòu)的重視。本文對(duì)該領(lǐng)域的研究進(jìn)行了分析和展望。以新鮮蟹殼為原料，經(jīng)脫鈣、脫蛋白、脫色工藝制備出的甲殼素經(jīng)過脫乙?；磻?yīng)制得殼聚糖。經(jīng)過單因素實(shí)驗(yàn)分析，找到了甲殼素生產(chǎn)殼聚糖的最佳工藝條件，并簡單介紹了殼聚糖在化妝品、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、抗菌等方面的應(yīng)用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：甲殼素；殼聚糖；提?。恢苽?；</p><p>　　Ext

3、raction of Chitin and Chitosan</p><p>　　Abstract: Chitin/Chitosan is a natural polymer that has rich resources and wide-ranging uses.Now there are more and more researcher having paid attention to this resea

4、rch. This text analyses and prospects for the researching field of chitin/chitosan. Fresh crab shells as raw material,after decalcification removal of protein,chitin prepared bleaching process through the reaction of dea

5、cetylation of chitosan. After analysis of single factor experiments to find the production of chitosan from chiti</p><p>　　Key words：chitin; chitosan; extraction; preparation; </p><p><b>　

6、　目 錄</b></p><p><b>　　1引言1</b></p><p>　　1.1甲殼素與殼聚糖的國內(nèi)外研究背景1</p><p>　　1.1.1國外研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀1</p><p><b>　　2 概述1<

7、/b></p><p>　　2.1發(fā)展趨勢(shì)與主要成果1</p><p>　　2.1.1甲殼素與殼聚糖的發(fā)展趨勢(shì)2</p><p>　　2.1.2在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的成果2</p><p>　　2.1.3 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的成果2</p><p>　　2.1.4 在化妝品領(lǐng)域的成果3</p><p&

8、gt;　　2.1.5 在保健品領(lǐng)域的成果3</p><p>　　2.2存在的問題和解決方案4</p><p>　　2.3 應(yīng)用開發(fā)前景4</p><p><b>　　3 實(shí)驗(yàn)部分5</b></p><p>　　3.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器5</p><p>　　3.1.1實(shí)驗(yàn)試劑和藥品5<

9、;/p><p>　　3.1.2實(shí)驗(yàn)儀器5</p><p><b>　　3.2實(shí)驗(yàn)原理5</b></p><p><b>　　3.3實(shí)驗(yàn)方法6</b></p><p>　　3.3.1甲殼素的提取6</p><p>　　3.3.2殼聚糖的制備6</p><

10、;p>　　3.3.3殼聚糖脫乙酰度的測(cè)定6</p><p><b>　　4 結(jié)果與分析7</b></p><p>　　4.1殼聚糖制備的優(yōu)化7</p><p>　　4.2 影響殼聚糖脫乙酸度的因素7</p><p>　　4.2.1氫氧化鈉在無水乙醇溶液中的含量對(duì)殼聚糖脫乙酰度的影響7</p>

11、<p>　　4.2.2反應(yīng)時(shí)間對(duì)殼聚糖脫乙酰度的影響7</p><p>　　4.2.3反應(yīng)溫度的影響8</p><p>　　4.3 正交實(shí)驗(yàn)8</p><p><b>　　4.4 結(jié)論9</b></p><p><b>　　5 展望9</b></p><p&

12、gt;<b>　　參考文獻(xiàn)9</b></p><p>　　致 謝錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　1引言</b></p><p>　　1.1甲殼素與殼聚糖的國內(nèi)外研究背景</p><p>　　1.1.1國外研究現(xiàn)狀</p><p>　　自80年代以來，在

13、全球范圍內(nèi)形成了甲殼素-殼聚糖的研究開發(fā)熱潮，各國都加大了對(duì)甲殼素-殼聚糖的研究開發(fā)力度，其中又以日本走在各國的前列。日本政府曾投資60億日元委托數(shù)十家高校及科研機(jī)構(gòu)歷時(shí)10余年進(jìn)行甲殼素--殼聚糖產(chǎn)品的開發(fā)研究，取得了大量的科研成果，并將部分成果實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，僅以殼聚糖為主要原料的保健品就有20個(gè)左右的品種上市[1]。</p><p>　　1.1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀</p><p>　　我

14、國早在50年代就對(duì)甲殼素的制備及其應(yīng)用進(jìn)行了研究。1958年起，國內(nèi)首先將乙?；讱に卦谟∪竟I(yè)上應(yīng)用，從1977年起，每隔幾年召開一次關(guān)于甲殼素及殼聚糖的國際會(huì)議，極大的促進(jìn)了這方面的研究[2]。進(jìn)入90 年代，中國對(duì)于甲殼素-殼聚糖資源的開發(fā)研究也越來越重視，如在甲殼素-殼聚糖的酶法降解方面、殼聚糖的溶液性質(zhì)、殼聚糖凈化用作藥用絮凝劑、殼聚糖降解制備低聚殼聚糖及更低分子量的水溶性殼聚糖等方面進(jìn)行研究，現(xiàn)又將研究領(lǐng)域擴(kuò)展到甲殼素-殼聚

15、糖在化妝品、醫(yī)藥敷料等方面，尤其是殼聚糖的高分子微包囊藥物釋放體系，成為了新一輪研究的熱點(diǎn)[3]。</p><p>　　我國國內(nèi)用甲醛和乙酸酐為交聯(lián)劑，制備了以殼聚糖為母體的殼聚糖凝膠LCM-X(LCM1,LCM2),并對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行研究。國內(nèi)外關(guān)于殼聚糖凝膠的研究及應(yīng)用報(bào)導(dǎo)較少。制備的LCM-X既不溶于水，稀酸和堿溶液，也不溶于一般的有機(jī)溶劑，但是LCM-X是具有活性基團(tuán)(NH2)的凝膠，并且具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和

16、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性等優(yōu)良性能且不需特殊處理，即帶有活性基團(tuán)(NH2)，以及其母體幾丁質(zhì)資源豐富，價(jià)格低廉，是一種有很好應(yīng)用前景的生物多聚物。但是由于尚未找到適宜的分散劑，致使LCM-X未能形成顆粒化的產(chǎn)品，應(yīng)用受到限制。這一點(diǎn)有待于進(jìn)一步研究解決[4]。</p><p><b>　　2 概述</b></p><p>　　2.1發(fā)展趨勢(shì)與主要成果</p>&l

17、t;p>　　甲殼素(chitin) 又名甲殼質(zhì)、幾丁質(zhì)、殼多糖、聚乙酰氨基葡萄糖等，是1，4-連接的2-乙?；?2-脫氧-B-D -葡萄糖，甲殼質(zhì)存在于自然界中的低等植物菌類、藻類的細(xì)胞，甲殼動(dòng)物蝦、蟹、昆蟲的外殼，高等植物的細(xì)胞壁等，其含量與纖維素相差無幾，是除纖維素以外的又一大類的重要多糖。甲殼素在人體內(nèi)可通過溶菌酶和殼聚糖酶的作用，分解為低分子物質(zhì)[5]。研究表明，當(dāng)糖鏈被分解為6個(gè)葡萄糖胺分子低聚糖時(shí)，其生理調(diào)節(jié)作用較好，

18、進(jìn)入體內(nèi)環(huán)境的低聚葡萄糖胺完成生理功能后經(jīng)肝臟、膽管進(jìn)入腸道而排出體外。在正常情況下，人體腸道內(nèi)的菌群構(gòu)成一道防線，可提高人體免疫力，防止病菌入侵，降解致癌物質(zhì)，合成維生素[6]。殼聚糖是甲殼素經(jīng)脫乙酰反應(yīng)后得到的產(chǎn)物，脫乙?；潭?D.D)決定了大分子鏈上胺基(NH2)含量的多少，而且D.D增加，由于胺基質(zhì)子化而使殼聚糖在稀酸溶液中帶電基團(tuán)增多，聚電解質(zhì)電荷密度增加，其結(jié)果必將導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)，性質(zhì)和性能上的變化。殼聚糖及其衍生物有較好的抗

19、菌活性，能抑制一些真菌、細(xì)菌和病毒的生長與繁殖，具有促進(jìn)血液凝固的作用，可作止血?jiǎng)?。它還可用于傷口填料物質(zhì)，具有滅菌、促進(jìn)傷口愈合、吸收傷</p><p>　　目前工業(yè)化生產(chǎn)甲殼素的原料主要是蝦、蟹殼，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)蝦殼中含有20%-30%的甲殼素，20%-30%的蛋白質(zhì)等有機(jī)物，30%-40%的鈣等無機(jī)物，4%-5%的色素[7]。因此，蝦殼應(yīng)該是一種寶貴的生物資源，從龍蝦殼中提取蛋白質(zhì)、殼聚糖等的研究已有一些，并

20、取得了一定的成果，這使得將蝦殼變廢為寶在一定程度上成為了可能。</p><p>　　2.1.1甲殼素與殼聚糖的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　提高經(jīng)濟(jì)效益是制備甲殼素和殼聚糖的衍生物最主要的目的。通過選用適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)試劑對(duì)甲殼素-殼聚糖分子內(nèi)的羥基、氨基進(jìn)行化學(xué)修飾包括甲殼素-殼聚糖的羧甲基化、?；?、烷基化、硫酸酯化、羥基化等等，將各種功能團(tuán)引入甲殼素-殼聚糖分子結(jié)構(gòu)中，改善甲殼素-殼聚糖的

21、物理和化學(xué)性質(zhì)，從而使其各自具有不同的功能及功效，可制成各種類型的凝膠、膜、聚電解質(zhì)及其它水溶性材料，廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。在目前的幾個(gè)研究領(lǐng)域中，對(duì)甲殼素-殼聚糖進(jìn)行化學(xué)修飾的研究是甲殼素-殼聚糖化學(xué)中最具潛力、最有可能取得突破性進(jìn)展的研究方向，也是甲殼素化學(xué)能否發(fā)展成為國民經(jīng)濟(jì)一大產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵所在[8]。目前該研究方向存在的最主要問題是對(duì)這些衍生物可能應(yīng)用的范圍研究得太少，在進(jìn)行甲殼素-殼聚糖化學(xué)修飾的同時(shí)，更應(yīng)該探索其可能存

22、在的應(yīng)用領(lǐng)域，使研究得到的每一種甲殼素-殼聚糖衍生物都能有用武之地，并產(chǎn)生巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　2.1.2在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的成果</p><p>　　在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最主要的研究成果在于對(duì)殼聚糖微囊的藥物控釋的研究與應(yīng)用。用高分子作為載體的高分子微包囊和納米級(jí)包囊藥物制劑不僅能控制藥物以一定的速度釋放，而且還可以對(duì)生物體的生理指標(biāo)變化作出反饋，因而可以成為靶向藥物釋放體系[9]。而

23、且通過用高分子包囊還可以延長蛋白質(zhì)和多肽類藥物的生理活性，提高藥物的穩(wěn)定性，使之成為長效藥物，并將一些難以口服的藥物能夠制成口服制劑。</p><p>　　通過合適的給藥途徑，可達(dá)到較為理想的藥物釋放效果。而殼聚糖包裹藥物釋放體系基本上可以滿足理想藥物釋放體系的要求。與傳統(tǒng)的藥劑相比，高分子藥物包裹可大大減少服藥次數(shù)，屏蔽藥物的刺激性氣味，延長藥物的活性、控制藥物釋放劑量、提高藥物療效，并且可以降低藥物的成本、拓

24、寬給藥途徑，具有比一般藥物制劑明顯的優(yōu)越性。所以殼聚糖微囊的藥物控釋已經(jīng)成為新一輪研究的熱點(diǎn)[10]。</p><p>　　甲殼素、殼聚糖及其衍生物具有良好的抗腫瘤活性、抗菌活性、抗凝血活性以及適合于研制新型的醫(yī)用高分子材料，所以它的前景一片光明。</p><p>　　2.1.3 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的成果</p><p>　　除了在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用外，在農(nóng)業(yè)中也有非常廣

25、泛的應(yīng)用，并且取得了不錯(cuò)的成績。其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用大致可分為6大類，分別為：土壤改良劑、果蔬保鮮劑、植物生長調(diào)節(jié)劑、種子包衣劑、植物病害抑制劑、飼料添加劑。</p><p>　　這些應(yīng)用在很大程度上可以土壤與植物中細(xì)菌的數(shù)量，達(dá)到保濕抑菌，提高抗病能力，促進(jìn)生長，增加產(chǎn)量的作用。而在哺乳動(dòng)物體內(nèi)，殼聚糖可吸附脂類，從而減少了膽固醇等甾醇的吸收，降低血液中膽固醇含量，是一種值得研究開發(fā)的飼料添加劑。</p>

26、;<p>　　2.1.4 在化妝品領(lǐng)域的成果</p><p>　　殼聚糖在酸性條件下可以成為帶正電荷的高分子聚電解質(zhì)而直接用于香波、洗發(fā)精等的配方中，使乳較穩(wěn)定化, 以保護(hù)膠體；殼聚糖本身的帶電性，使其具有抑制靜電荷的蓄積與中和負(fù)電荷的作用，這種帶電防止的效能可以防止脫發(fā)；殼聚糖能在毛發(fā)表面形成一層有潤滑作用的覆蓋膜，與合成聚合物相比，殼聚糖與頭發(fā)角蛋白形成的薄膜在高濕度下性能更穩(wěn)定[11]。而且，

27、此膜的形成可減少摩擦，避免因洗發(fā)所引起的對(duì)毛發(fā)的傷害。殼聚糖的保濕性、帶電防止性、減少摩擦性等功能互相結(jié)合，可使毛發(fā)柔軟，給人以極大的舒適感。</p><p>　　殼聚糖與其他高分子物質(zhì)復(fù)合制備的面膜, 由于殼聚糖這種多糖類物質(zhì)良好的親水性、親蛋白性，對(duì)皮膚無過敏、無刺激、無毒性反應(yīng), 而且在成膜過程中使得整個(gè)面膜材料與皮膚接觸感明顯柔和，所以對(duì)皮膚的親和性明顯增加[12]。</p><p&g

28、t;　　殼聚糖具有免疫調(diào)節(jié)性，能有效促進(jìn)傷口愈合。膏霜類化妝品中適量加入殼聚糖可增加人體對(duì)細(xì)菌、真菌引起感染的免疫力，阻礙原菌生長，對(duì)破損的皮膚不但不會(huì)引起感染，還會(huì)促使其愈合，消除面部疾患；殼聚糖也可與甲醛水溶液混合，制備含有福爾馬林的化妝品，具有良好的殺菌效果。</p><p>　　殼聚糖與一氯乙酸反應(yīng)制得羧甲基化殼聚糖，具有乳化穩(wěn)定、增稠、抗靜電作用，適用于膏、乳、霜、露等各種化妝品配方，且與配方中各種成分

29、相容性極好。同時(shí)羧甲基殼聚糖可用在食品保鮮方面作為防腐劑，因此用在化妝品方面時(shí)，產(chǎn)品可不用另外加入防腐劑[13]。羧甲基殼聚糖用于護(hù)發(fā)用品中，護(hù)發(fā)作用明顯，可以防止頭發(fā)在燙發(fā)、染發(fā)時(shí)破裂，使頭發(fā)不發(fā)粘、光滑且具有自然光澤。</p><p>　　2.1.5 在保健品領(lǐng)域的成果</p><p>　　在保健品領(lǐng)域，現(xiàn)在甲殼素和殼聚糖一般被廣泛應(yīng)用于消化系統(tǒng)的保護(hù)，減肥去脂方面，高血壓的預(yù)防與治療

30、，增強(qiáng)免疫功能和延緩衰老等方面，并且效果顯著。正在被越來越多的人所注意，保健產(chǎn)品被不斷的研發(fā)出來，市場(chǎng)反應(yīng)也很熱烈，應(yīng)用前景一片光明。</p><p>　　對(duì)消化系統(tǒng)的保護(hù)：甲殼素及其衍生物在消化系統(tǒng)內(nèi)停留的時(shí)間相對(duì)較短，只有其低分子量的衍生物才能被消化，而高分子量的殼聚糖及其衍生物與胃酸作用形成凝膠，在胃壁上形成一層保護(hù)膜，這層保護(hù)膜能有效地阻止胃酸對(duì)損傷面的刺激，促進(jìn)傷面的修復(fù)，使胃部的潰瘍得以保護(hù)和治療。&

31、lt;/p><p>　　減肥、去脂作用：殼聚糖作為理想的減肥食品的添加劑, 其去脂的機(jī)理可能是它能與甘油三脂、脂肪酸、膽汁酸、膽固醇等化合物生成配合物，該類配合物不易被胃酸水解，不易被消化系統(tǒng)消化, 阻止了哺乳類動(dòng)物對(duì)這類物質(zhì)的消化吸收，促使它排出體外。</p><p>　　高血壓的治療與預(yù)防:現(xiàn)在醫(yī)學(xué)界已經(jīng)確認(rèn)，血液中氯離子才是導(dǎo)致高血壓的主要因素，在血液內(nèi)部，高濃度氯離子會(huì)使血管鈦轉(zhuǎn)化酶活

32、，促使血管收縮素源A CE 1 轉(zhuǎn)化為A CE 2，增加了末梢血管的收縮力，導(dǎo)致血壓升高。而帶正電的殼聚糖及其部分衍生物能對(duì)體內(nèi)的氯離子有效地“吸附”，并生成離子型化合物，從而部分阻止了上述過程的發(fā)生，對(duì)高血壓進(jìn)行有效的治療和預(yù)防[14]。</p><p>　　增強(qiáng)免疫功能：日本學(xué)者經(jīng)體液免疫和細(xì)胞性免疫試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，殼聚糖具有增強(qiáng)免疫機(jī)能，用殼聚糖制成的口服散劑、顆粒劑或片劑，可作為免疫增強(qiáng)劑用于微生物感染及癌癥的

33、輔助治療。</p><p>　　延緩衰老：關(guān)于殼聚糖對(duì)延緩衰老性的研究表明，殼聚糖可以對(duì)抗或阻緩自由基對(duì)細(xì)胞的攻擊，并有加強(qiáng)消除自由基的功能，以防治因內(nèi)源性與外源性原因所產(chǎn)生的自由基，降低機(jī)體免遭病理性損害及延緩衰老等方面具有很好的功效。</p><p>　　2.2存在的問題和解決方案</p><p>　　由于殼聚糖的分子量過大，致使其在食品、化妝品等許多方面的應(yīng)用

34、都受到一定程度上的限制。于是就需要對(duì)殼聚糖進(jìn)行降解，使其溶解性大為改觀?，F(xiàn)代工業(yè)中對(duì)于殼聚糖的降解主要有三大類，分別是：酶降解、無機(jī)酸降解、氧化降解[15]。</p><p>　　殼聚糖的降解：由于分子量過大致使它在食品，化妝品等許多方面的應(yīng)用受到限制，降解可使溶解性大為改觀。降解方法：無機(jī)酸降解、酶法降解、氧化降解。</p><p>　　用無機(jī)酸特別是鹽酸來對(duì)殼聚糖進(jìn)行降解以制備低至單糖

35、的低分子量殼聚糖是應(yīng)用最早的殼聚糖降解方法。用于工業(yè)化生產(chǎn)的主要還是鹽酸降解法。</p><p>　　酶法降解是用于專一性的殼聚糖酶或非專一性的其它酶種來對(duì)殼聚糖進(jìn)行生物降解的。據(jù)研究報(bào)道，已有30 多種的各種酶可用于殼聚糖的降解。</p><p>　　酶法降解殼聚糖條件溫和，且不對(duì)環(huán)境造成污染，是殼聚糖降解的最理想方法。就目前的技術(shù)水平而言，雖然酶法降解也有少量商業(yè)應(yīng)用，但若是要以此進(jìn)行

36、大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，卻還有不少困難。</p><p>　　氧化降解法是最近幾年研究較多的一種降解方法。但大部分仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，想要應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中還有待時(shí)日。</p><p>　　2.3 應(yīng)用開發(fā)前景</p><p>　　1．殼聚糖的生產(chǎn)原料豐富</p><p>　　殼聚糖的生產(chǎn)原料極為豐富甲殼素作為殼聚糖的生產(chǎn)原料， 自然界分布極廣。我

37、國沿海地區(qū)海產(chǎn)品產(chǎn)量豐富， 同時(shí)也造成了大量的殼聚糖廢物。在我國的山東、福建、浙江、江蘇和廣東等地區(qū)已有數(shù)十家生產(chǎn)甲殼素及其衍生物產(chǎn)品的企業(yè)。</p><p>　　2．殼聚糖的制備工藝簡單</p><p>　　殼聚糖在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用，除了對(duì)其分子量、脫乙?；?、含水量有一定要求外，并無其它限制。從而簡化了制備流程，降低了生產(chǎn)成本。</p><p>　　3．殼聚糖本身具有

38、的特點(diǎn)</p><p>　　殼聚糖具有無毒、無污染，容易被微生物分解等其它化學(xué)農(nóng)藥所不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。殼聚糖還可緩解因化學(xué)農(nóng)藥而產(chǎn)生的藥害。</p><p>　　4．殼聚糖應(yīng)用前景廣闊</p><p>　　殼聚糖在美國、日本隊(duì)殼聚糖的應(yīng)用研究發(fā)展較快，尤其在殼聚糖抑制植病方面，美國已作了系統(tǒng)研究。我國殼聚糖在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用起步較晚，還沒有在生產(chǎn)中大量推廣應(yīng)用。相信憑借殼

39、聚糖自身的獨(dú)特功效， 在不久的將來殼聚糖在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用前景一片光明。</p><p>　　甲殼素-殼聚糖擁有如此多的優(yōu)點(diǎn)，作為一種環(huán)保的產(chǎn)物，在大力提倡環(huán)保的21世紀(jì)，一定能夠成為研究的熱點(diǎn)，并在不久的將來會(huì)研發(fā)出更多的衍生物用于社會(huì)發(fā)展的個(gè)個(gè)領(lǐng)域，使其成為國民經(jīng)濟(jì)的一大支柱產(chǎn)業(yè)。</p><p>　　甲殼素及其衍生物還具有其它一些生物功能，如甲殼素與殼聚糖可通過有機(jī)吸附來促進(jìn)肝臟

40、及腸道內(nèi)有害毒素排出體外，緩解或減輕肝臟的解毒負(fù)荷，從而起到保護(hù)和強(qiáng)化肝臟的作用；甲殼素還有止血、消炎的作用，可用于外科手術(shù)[16]。另外，在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中，可應(yīng)用甲殼素等提高畜禽免疫力，減少疾病的發(fā)生,促進(jìn)畜禽生長，具有很好的應(yīng)用前景。中國具有豐富的甲殼素資源，有巨大的甲殼素、殼聚糖等產(chǎn)品市場(chǎng)，加強(qiáng)甲殼素及其衍生物的開發(fā)與研究,充分利用自然資源,必將帶動(dòng)甲殼素應(yīng)用。國外在這方面研究比較深入，已經(jīng)在生物、醫(yī)學(xué)、食品、保健等方面得到廣泛應(yīng)用

41、。我國起步比較晚，在相關(guān)方面的研究與應(yīng)用比較少，相信隨著研究的不斷深入，在不久的將來，甲殼素及其衍生物必將得到更廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。</p><p><b>　　3 實(shí)驗(yàn)部分</b></p><p>　　3.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器</p><p>　　3.1.1實(shí)驗(yàn)試劑和藥品</p><p>　　表3-1實(shí)驗(yàn)試劑和藥品</

42、p><p><b>　　3.1.2實(shí)驗(yàn)儀器</b></p><p>　　HDG-5A抽濾器（景德鎮(zhèn)市華旦儀器科技發(fā)展有限公司）；</p><p>　　YP1201電子天平（上海良平儀器儀表有限公司）；</p><p>　　DF-101S油浴鍋（ 上海羌強(qiáng)儀器設(shè)備有限公司）；</p><p>

43、　　JB300—D強(qiáng)力電動(dòng)攪拌器（上海精密儀器儀表有限公司）；</p><p>　　燒杯、玻璃棒、錐形瓶、堿式滴定管、鐵架臺(tái)、回流管、溫度計(jì)、三頸燒瓶、布氏漏斗、抽濾瓶、濾紙</p><p><b>　　3.2實(shí)驗(yàn)原理</b></p><p>　　通過酸液和堿液對(duì)蟹殼的作用，逐步去除蟹殼中的蛋白質(zhì)和無機(jī)鹽，反復(fù)幾次，最后祛除水份得到甲殼素。而殼

44、聚糖則是甲殼素在一定的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間下在氫氧化鈉的無水乙醇溶液中反應(yīng)，最后漂洗至中性祛除水份所得到的產(chǎn)物。</p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)通過定兩個(gè)量變一個(gè)定量的方法來探索回流反應(yīng)時(shí)間、回流反應(yīng)溫度以及氫氧化鈉與乙醇的質(zhì)量比對(duì)脫乙酰度和殼聚糖產(chǎn)率的影響，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行優(yōu)化。而脫乙酰度則是一個(gè)判斷反應(yīng)所得殼聚糖品質(zhì)好壞的參數(shù)，脫乙酰度越高，則說明所得產(chǎn)物殼聚糖的質(zhì)量越好；反之，則說明殼聚糖質(zhì)量越差。

45、</p><p>　　脫乙酰度=（C1V1-C2V2）*0.016/9.94*G</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　C1——鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度(mol/l)；</p><p>　　C2——?dú)溲趸c標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度(mol/l)；</p><p>　　V1——加入的鹽酸標(biāo)

46、準(zhǔn)溶液的體積(ml)；</p><p>　　V2——滴定耗用的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積(ml)；</p><p>　　G——樣品質(zhì)量(g)；</p><p>　　0.016——與1ml1mol/l鹽酸溶液相當(dāng)?shù)陌被?g)。</p><p><b>　　3.3實(shí)驗(yàn)方法</b></p><p>　　目

47、前，甲殼素的提取和殼聚糖的制備的工藝方法很多，雖然各種工藝方法各不相同，但基本原理均相同。都是在一定溫度下利用酸液和堿液來脫除動(dòng)物甲殼中的蛋白質(zhì)和無機(jī)鹽，不同的反應(yīng)條件得到純度不一的甲殼素和殼聚糖。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)是利用浸提法來提取蝦殼中的甲殼素。該方法雖然最后所得到的甲殼素質(zhì)量不是很好，產(chǎn)率也相對(duì)較低，但是工藝方法比較簡單，在較簡陋的實(shí)驗(yàn)條件下也能完成。同時(shí)，用回流法以制得的甲殼素為原料，來制備殼聚

48、糖。并通過對(duì)所得的殼聚糖脫乙酰度的測(cè)定，來確定所得殼聚糖的質(zhì)量。</p><p>　　3.3.1甲殼素的提取</p><p>　　新鮮蟹殼→105攝氏度干燥→室溫下浸泡于1.0mol/l鹽酸中18h→用水漂洗至中性→室溫下浸泡于2.5mol/l氫氧化鈉中18h→用水漂洗至中性→室溫下浸泡于2.5mol/l氫氧化鈉中18h→用水漂洗至中性→室溫下浸泡于1.0mol/l鹽酸中18h→用水漂洗至

49、PH：5~6→經(jīng)日曬2天去色并粉碎→浸泡于1.0mol/l鹽酸中18h→用水漂洗至中性→浸泡于2.5mol/l氫氧化鈉中18h→用水漂洗至中性→過濾后在105攝氏度下干燥4h→甲殼素</p><p>　　3.3.2殼聚糖的制備</p><p>　　一定量甲殼素→加入適量12mol/l氫氧化鈉→升溫至90攝氏度反應(yīng)3h→過濾→放入分析純氫氧化鈉的乙醇溶液中→在回流溫度下反應(yīng)一定時(shí)間→過濾→用

50、水漂洗至中性→烘干得殼聚糖。</p><p>　　3.3.3殼聚糖脫乙酰度的測(cè)定</p><p>　　用酸堿滴定法：稱取0.3克殼聚糖樣品，每種樣品3個(gè)重復(fù)，放入250ml錐形瓶中，加入0.1mol/l鹽酸票準(zhǔn)溶液30ml，攪拌至完全溶解，加入5滴甲基橙-苯胺藍(lán)指示劑，用0.1mol/l氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液變成淡綠色，記下氫氧化鈉的用量。根據(jù)氫氧化鈉的用量即可算出樣品的脫乙酰度。&l

51、t;/p><p><b>　　4 結(jié)果與分析</b></p><p>　　4.1殼聚糖制備的優(yōu)化</p><p>　　為了達(dá)到綠色化學(xué)的要求，并綜合考慮以達(dá)到更好的經(jīng)濟(jì)效率和勞動(dòng)效率，我們研究了物料的合理配比，合理的反應(yīng)時(shí)間，合理的工藝。</p><p>　　殼聚糖的制備工藝的優(yōu)化主要有以下幾方面：</p>&

52、lt;p>　　（1）氫氧化鈉在無水乙醇溶液中的含量；</p><p>　　（2）在回流溫度下的反應(yīng)時(shí)間；</p><p><b>　?。?）回流溫度；</b></p><p>　　4.2 影響殼聚糖脫乙酸度的因素</p><p>　　4.2.1氫氧化鈉在無水乙醇溶液中的含量對(duì)殼聚糖脫乙酰度的影響</p>

53、<p>　　氫氧化鈉的含量對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響很大。不同的氫氧化鈉含量，所得殼聚糖的脫乙酰度也不一樣，為了確定最佳的氫氧化鈉含量，我們?cè)O(shè)定反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度為固定值分別為4h和110℃，改變氫氧化鈉在無水乙醇中的含量，根據(jù)用氫氧化鈉滴定時(shí)所用氫氧化鈉的量來計(jì)算產(chǎn)物的脫乙酰度，結(jié)果見表4-1。</p><p>　　表4-1氫氧化鈉與在無水乙醇溶液中的含量對(duì)殼聚糖脫乙酰度的影響</p><

54、;p>　　從表4-1中我們可以看到，當(dāng)氫氧化鈉在無水乙醇溶液中含量較低時(shí)，所得產(chǎn)物殼聚糖的脫乙酰度較低，殼聚糖的質(zhì)量較差，使得原料的利用率不高，造成浪費(fèi)。隨著氫氧化鈉在無水乙純中的含量的增加，所得的殼聚糖的脫乙酰度明顯增高，當(dāng)含量達(dá)到50%時(shí)，脫乙酰度為較大值，當(dāng)再繼續(xù)增加氫氧化鈉的含量，產(chǎn)物的脫乙酰度并沒有很明顯的提高，幾乎與50%持平。所以從節(jié)約原料，提高經(jīng)濟(jì)效率的角度出發(fā)，我們選擇氫氧化鈉含量為50%的這一條件。</p

55、><p>　　4.2.2反應(yīng)時(shí)間對(duì)殼聚糖脫乙酰度的影響</p><p>　　在實(shí)際生產(chǎn)中，反應(yīng)時(shí)間的長短直接影響產(chǎn)物的質(zhì)量及生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效率，所以研究反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物脫乙酰度的影響是非常有必要的。我們把氫氧化鈉含量為50%和反應(yīng)溫度為110℃設(shè)為定值，通過改變反應(yīng)時(shí)間，來討論產(chǎn)物殼聚糖的脫乙酰度的變化(見表4-2)。</p><p>　　表4-2反應(yīng)時(shí)間對(duì)殼聚糖脫乙酰度的影

56、響</p><p>　　從表4-2中我們可以清晰的看到，反應(yīng)時(shí)間的長短對(duì)產(chǎn)物的脫乙酰度的影響還是比較大的，反應(yīng)時(shí)間越短，脫乙酰度越低，影響產(chǎn)品質(zhì)量。但并不是說反應(yīng)時(shí)間越長越好，從上表可以看到，隨著時(shí)間的增加，脫乙酰度并不會(huì)無限制的上升。所以從提高經(jīng)濟(jì)效率，降低勞動(dòng)成本的角度出發(fā)，選擇4h為最優(yōu)反應(yīng)時(shí)間條件。</p><p>　　4.2.3反應(yīng)溫度的影響</p><p&g

57、t;　　溫度對(duì)反應(yīng)是很重要的，所以找到合適的反應(yīng)溫度，為反應(yīng)提供良好的反應(yīng)環(huán)境是非常必要的。在反應(yīng)溫度的探究中，我們以反應(yīng)時(shí)間4h，氫氧化鈉含量50%為不變的量，觀察隨著反應(yīng)溫度的變化，產(chǎn)物的脫乙酰度的變化情況(見表4-3)。其中我們選用的反應(yīng)溫度為油浴溫度，測(cè)得的是燒瓶的外溫。</p><p>　　表4-3 反應(yīng)溫度對(duì)殼聚糖脫乙酰度的影響</p><p>　　從表4-3提供的數(shù)據(jù)我們可以

58、發(fā)現(xiàn)，隨著反應(yīng)溫度的上升，產(chǎn)物的脫乙酰度隨著上升，當(dāng)達(dá)到110℃這一臨界點(diǎn)時(shí)，脫乙酰度會(huì)保持一個(gè)相對(duì)的平衡。再升高溫度殼聚的脫乙酰度反而出現(xiàn)下降趨?？s合各方面因素，反應(yīng)溫度可選擇為110℃。</p><p><b>　　4.3 正交實(shí)驗(yàn)</b></p><p>　　為了從眾多的實(shí)驗(yàn)條件中選取得到最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)條件，現(xiàn)選取氫氧化鈉的含量、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度三因素對(duì)殼聚糖脫乙

59、酰度的影響設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，從各單因素的較優(yōu)范圍找出這三因素相互配合的最佳提取方案，以得到質(zhì)量較優(yōu)的殼聚糖。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4-4所示。</p><p>　　表4-4 正交試驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　由表4-4正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，主次因素先后順序?yàn)椋篈> C>B；最佳操作條件為：A5B5C5。即氫氧化鈉的含量的變化對(duì)殼聚糖脫乙酰度的影響最大；其次是反應(yīng)溫度，當(dāng)反應(yīng)溫度變化時(shí)，殼聚糖

60、的脫乙酰度也會(huì)隨之小幅度的變化；影響殼聚糖脫乙酰度最小的是反應(yīng)時(shí)間，雖然反應(yīng)時(shí)間的變化也會(huì)對(duì)殼聚糖脫乙酰造成影響，但影響沒有前面兩種因素大。最佳操作條件為A5B5C5，即在氫氧化鈉含量50%，反應(yīng)4h，溫度為110℃是最佳操作條件。</p><p><b>　　4.4 結(jié)論</b></p><p>　　通過以上的實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)加以分析，綜合所得產(chǎn)品的質(zhì)量與生產(chǎn)過程的經(jīng)

61、濟(jì)效益，我們最后得到了該反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的最佳反應(yīng)條件：</p><p>　　（1）氫氧化鈉在無水乙醇溶液中的含量為50%。即當(dāng)氫氧化鈉在無水乙醇溶液中的含量為50%時(shí)，經(jīng)過反應(yīng)得到的殼聚糖的脫乙酰度最高，得到的殼聚糖的質(zhì)量最好，經(jīng)濟(jì)效益也最好。</p><p>　?。?）反應(yīng)時(shí)間為4h。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為4h時(shí)，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)又保證了經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　?。?）

62、反應(yīng)溫度為110℃。當(dāng)反應(yīng)溫度為110℃時(shí)，所得殼聚糖的脫乙酰度最高，質(zhì)量最好。</p><p><b>　　5 展望</b></p><p>　　殼聚糖是一種可被生物體降解而對(duì)人體無毒的物質(zhì)，不僅在食品領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，在飼料行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、以及環(huán)境保護(hù)等許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。隨著國內(nèi)外對(duì)殼聚糖的研究與發(fā)展，特別是應(yīng)用研究和應(yīng)用領(lǐng)域的逐步深入，可以看出其發(fā)展前景的

63、廣闊。雖然我國的殼聚糖資源豐富，但在研究以及應(yīng)用領(lǐng)域與國外相比還有很多的不足，沒有形成一定的生產(chǎn)規(guī)模。因此，我們應(yīng)積極開展殼聚糖的應(yīng)用研究與研究成果的推廣，充分利用資源，合理的開發(fā)與利用。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張煒銘,陳金龍,張全興,等.苯酚和苯胺在超高交聯(lián)吸附樹脂上的共吸附行為[J].高分子學(xué)報(bào),2006,22:

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