废弃虾、蟹壳制备壳聚糖工艺探讨

正引言甲壳素(chitin)又名几丁质、壳多糖、虫膜质、蟹壳素及聚乙酰氨基葡萄糖等[1],是由2-乙酰胺基-2-脱氧-D-吡喃型葡萄糖基β-1,4双基键合而成的直链多糖,聚合度约一万,在自然界中含量仅次于纤维素,壳聚糖化学结构与纤维素极其相似[2],可看成2-羟基被乙酰胺所取代的纤维素。同时,甲壳素也是地球上数量最大的含氮有机化合物,在自然界中主要存在于节肢动物(主要是甲壳     

甲壳素、壳聚糖免疫调节及抗肿瘤研究进展

甲壳素广泛存在于甲壳纲动物虾、蟹及昆虫的甲壳和植物细胞壁中,是一种天然高分子多糖.壳聚糖是甲壳素脱乙酰后的产物,是自然界中存在的唯一碱性多糖.甲壳素和壳取糖都是人类在开发和利用废弃物过程中开发出来的瑰宝.文章综述了甲壳素和壳聚糖的结构和性能,以及甲壳素和壳聚糖在免疫和抗肿瘤方面应用的研究进展.纵观了甲壳素和壳聚糖在保健食品及药品方面的应用现状及前景.     

壳聚糖微球树脂的制备及应用

以甲壳素为原料 ,采用正交试验法确定制备高脱乙酰度和高交联度的壳聚糖树脂的工艺条件 .当温度、碱浓度和反应时间分别为 70℃ ,12 .5 0 mol· L-1和 4 h时 ,可得脱乙酰度 94 %、粘度80 0 m Pa· s的壳聚糖 .在交联剂浓度为 1.0 mol· L-1、壳聚糖用量为 2 g和交联时间为 2 h的条件下 ,可获交联度为 93%的微球树脂 .研究壳聚糖树脂对染料废水及印染废水的吸附脱色条件 ,其对单一染料废水的吸附率可达 85 %以上 .高交联度树脂的吸附率优于低交联度树脂的吸附率 ,交联后的壳聚糖微球树脂 ,具有适用于较广 p H范围的优点     

天然高分子材料——甲壳素和壳聚糖及其衍生物

壳聚糖是甲壳素脱乙酰后的产物，是自然界中存在的唯一碱性多糖．甲壳素、壳聚糖及其衍生物由于具有生物活性、良好的生物相容性、完全可降解性及无毒性等优点而在众多领域中都有广泛的应用．并且，它们的应用领域还在进一步的得到开发，有广泛的应用前景,论述了甲壳素、壳聚糖及其衍生物在治污、医药、农业、食品、生物及日用化学品等领域中的应用，并对它们的未来应用前景进行了展望．     

天然高分子甲壳素／壳聚糖的药物化学

甲壳素/壳聚糖的共价键结合的高分子直链类似纤维结构和分子间力的存在决定了高分子甲壳素/壳聚糖的不溶性，难吸收性；6-C上羟基的存在可预见醇的性质；2-C上氨基的存在表现出壳聚糖的碱性及氮原子、氧原子的配位性；带正电荷的阳离子性。这些性质是甲壳素/壳聚糖的降血压抗癌等药物功效的理论基础。     

制备脱乙酰甲壳素的研究

从虾蟹壳中提取甲壳素,利用甲壳素脱乙酰基制取壳聚糖并对甲壳素和壳聚糖粉末的制备条件进行优选.实验结果表明,先用4%的稀盐酸脱去钙质,反应时间8h,反应温度80℃,后用浓度为50%的浓氢氧化钠脱去乙酰基,反应时间4h,反应温度90℃,可以制得平均脱乙酰度为90.05%的高脱乙酰度的可溶性粉末状壳聚糖.     

甲壳素提取工艺条件比较及壳聚糖抑菌作用研究

探讨凡纳对虾干虾壳制备甲壳素的生产工艺、壳聚糖的热稳定性和抑菌作用。以凡纳对虾干虾壳为实验原料,通过五种优选提取甲壳素实验方案进行比较,得出从凡纳对虾干虾壳中提取并制备食品级甲壳素的最优生产工艺;同时对甲壳素脱乙酰制备壳聚糖,并研究了壳聚糖的抑菌作用和热稳定性。甲壳素提取最佳条件:虾壳预处理为25 mm~2,10%柠檬酸溶液中浸泡10 h,料液比(m∶v)为1∶10,97℃条件下10%NaOH处理3 h,脱色方法为10%的H_2O_280℃密封水浴浸泡2 h,料液比(m∶v)1∶10,可制得残留氮量1.70%、灰分含量0.91%、产率为25.16%的食品等级甲壳素;壳聚糖对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的MIC分别为0.25%和0.50%,且在常规食品加热温度条件下抑菌效果无明显变化。方案Ⅴ提取的甲壳素的灰分残留和氮残留符合食品级甲壳素要求,脱乙酰后的壳聚糖具备良好的抑菌作用和热稳定性。     

甲壳素--21世纪的绿色材料

甲壳素是从虾蟹外壳提炼出的天然高分子氨基多糖聚合物。甲壳素和其脱乙酰衍生物甲壳胺独特的成膜与可纺性能为医疗、纺织提供了又一新型绿色材料。甲壳素类奇妙的生物活性已为保健食品赢得“第六生命要素”的誉称。这里介绍甲壳素研究简史、性能、制作方法、应用范围和今后发展方向。     

甲壳素的脱乙酰化反应

研究了甲壳素的脱乙酰化反应时,碱溶液浓度、反应时间和反应温度等各种因素对反应产物的脱乙酰度、粘度和红外吸收光谱的影响。结果表明,随溶液中氢氧化钠浓度、反应温度和反应时间增加,甲壳素的脱乙酰化作用增加。甲壳素经一次反应的脱乙酰化度不超过90％。在较低温度和较短时间得到的壳聚糖在稀酸溶液中的粘度较高。     

3,4-二氨基呋咱的乙酰化及酰化产物的硝解

以3,4-二氨基呋咱为反应物,对其酰化反应、酰化产物的硝解反应及其产物的重排分解反应进行了研究. 在对甲苯磺酸的催化下,以3,4-二氨基呋咱为反应物,用乙酸和乙酸酐为酰化试剂分别得到了3-氨基-4-乙酰胺基呋咱和3,4-二乙酰胺基呋咱,反应时间分别为3 h和10 min时产率最大,分别为78%和89%;在硝酸-醋酐硝化体系中对3,4-二乙酰胺基呋咱进行了硝解反应,得到化合物3-乙酰胺基-4-硝酰胺基呋咱,反应温度在0~-5℃时得率较大,为54%;在微量酸存在下,在溶剂四氢呋喃中3-乙酰胺基-4-硝酰胺基呋咱可发生重排分解生成3-乙酰胺基呋咱.      

完全脱乙酰度壳聚糖的制备及表征

采用二甲亚砜-氢氧化钠为反应体系,水为相转移催化剂,研究了相转移催化剂用量、甲壳素与氢氧化钠的质量比(投料比)、反应温度、反应时间、表面活性剂用量等因素对制备完全脱乙酰度壳聚糖的影响。结果表明：在催化剂用量为1．5mL,反应温度为130℃、投料比为1：2(m：m)、反应时间为3h,每100g甲壳素中加入5g十六烷基三甲基溴化铵阳离子表面活性剂,可制得完全脱乙酰度的壳聚糖。用红外光谱(IR)、X-光电子能谱(XPS)对完全脱乙酰度壳聚糖的结构进行了表征,结果表明：壳聚糖分子中的-NHCOCH3已全部转为-NH2。     

壳聚糖的羟丙基化研究

研究甲壳素的衍生物壳聚糖,羟丙基壳聚糖的合成工艺,壳聚糖和羟丙基壳聚糖的反应条件如下：由甲壳素制备壳聚糖的最佳反应温度为120－130度,反应时间为3h,游离氨基在80％以上,由壳聚糖制备羟丙基壳聚糖的最佳反应温度为60度,时间为3h。     

壳聚糖对金属离子吸附作用的研究

用非均一法碱处理甲壳素，制得不同脱乙酰度的壳聚糖，研究其对金属离子钴（Ⅱ）、锰（Ⅱ）的吸附性能，同时考察了温度、时间、氨基含量对吸附的影响。结果表明，壳聚糖对Ｃｏ２＋、Ｍｎ２＋有很强的吸附作用和较快的吸附速率，将其作为金属离子的捕集剂具有广阔的应用前景     

水溶性壳聚糖制备工艺的研究

以甲壳素为原料通过碱液法制备水溶性壳聚糖,通过控制加热温度及反应时间,来控制脱乙酰度的大小.并对脱乙酰后的壳聚糖进行脱乙酰度测试和红外表征,得出了反应时间、反应温度、反应试剂用量、取代度、溶解性能对壳聚糖反应的影响.结果表明控制反应温度在100℃,反应时间4小时,反应次数3次,氢氧化钠溶液浓度50%时,所得的壳聚糖脱乙酰度最高.并推导出壳聚糖酯化的最佳反应条件使其溶解性能得到有效改善.     

冻融循环制备天然水溶性甲壳素及其特性

利用冻融循环处理制备甲壳素均相溶液,在温和的均相条件下脱乙酰化制备了不同脱乙酰度的天然水溶性甲壳素,并测定了样品的水溶性和脱乙酰度.利用X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和差示扫描量热法(DSC)研究了样品的结晶指数和氢键相互作用与样品水溶性和脱乙酰度之间的关系.结果表明:样品的水溶性与结晶结构和结晶度关系密切;样品与商品壳聚糖没有本质差异,是一种真正的天然水溶性甲壳素.     

新型壳聚糖胺基吸附剂的制备及性能

以片状壳聚糖为原料,经凝胶化、交联、羟丙基氯化及胺基化,制备了一系列新型壳聚糖胺基衍生物。考察了胺化剂用量对壳聚糖胺基衍生物胺基含量的影响及壳聚糖胺基衍生物吸附牛血清白蛋白（ＢＳＡ）性能。结果表明,在适当制备条件下,同壳聚糖相比,其衍生物的胺基含量明显提高,碱性增强。随胺化剂用量的增大,壳聚糖胺基衍生物的胺基含量增大。ＢＳＡ的吸附性能与胺基化衍生物的种类相关;对一定胺基衍生物,随胺基含量的增大,Ｂ     

基于数据挖掘的蟹壳壳聚糖提取工艺

以蟹壳为原料,结合数据挖掘技术,利用箱式图、斯皮尔曼相关性和冗余分析等方法进行统计,选择确定甲壳素脱乙酰过程中的反应条件。在此基础上,为了证明此次基于数据挖掘的壳聚糖提取条件设计的合理性,设计了不同反应条件对壳聚糖脱乙酰度影响的响应面实验。结果表明：最优提取工艺条件为氢氧化钠质量浓度0.5 kg/L、反应温度110℃、反应时间6 h,该条件下脱乙酰度达到89.53%,壳聚糖性能达到商品壳聚糖的要求。实验数据符合数据挖掘的统计结果,可以为研究人员提供参考。     

成果推广

从虾、蟹壳中提取甲壳素 甲壳素学名为聚乙酰氨基葡萄糖,因不溶于稀酸、稀碱和有机溶剂,故又称为不溶性甲壳素。甲壳素是重要的化工原料,在化学工业、医药工业、农业、食品工业、污水处理及日用品等各方面均有广泛用途。甲壳素经浓碱处理,分子中的乙酰基被水解脱除后。可在酸液中溶解,称为可溶性甲壳素产品。经测试甲壳素产品达到以下技术指标: 不溶性甲壳素:外观:白色或淡黄色片状固体;含氮量:大于6.2％;灼烧残碴;小于20％。 可溶性甲壳素,外观:白色或淡黄色片状固体,含氮量:大于7.5％,灼烧残碴;小于1.5％;脱乙酰度:大于80％。 主要原料:盐酸(工业级)、烧碱(工业级)、虾壳。 投产条件:厂房200m~2左右;搪瓷或不锈钢反应罐4个;离心器3—5台;小锅炉一台。若投资20—30万元,可形成年产25—30吨生产能力,约一个多月即可投产。 服务方式:提供技术资料,负责技术培训指导。转让费面议。     

硫酸化甲壳素和硫酸化壳聚糖免疫学活性研究

对甲壳素的衍生物———硫酸化甲壳素和硫酸化壳聚糖的免疫学活性进行了实验研究.实验结果表明,硫酸化甲壳素和硫酸化壳聚糖对小白鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能均有促进作用,吞噬率均比对照提高1.5倍,吞噬指数分别比对照提高1.5倍和1.2倍.对处理组和对照组数据做t检验,分别有P=6.915×10-10和P=1.580×10-8,差异均达到极显著水平.     

甲壳素和壳聚糖的应用及发展前景

文章介绍了甲壳素和壳聚糖的结构与性能,综述分析了甲壳素和壳聚糖在各个领域的应用情况,归纳总结了甲壳素和壳聚糖在应用方面存在的问题及发展前景.