CN115232228A - 一种从海蟑螂中提取甲壳素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海洋生物制品领域，具体涉及一种从海蟑螂中提取制备甲壳素的方法。(1)将烘干的海蟑螂用高速粉碎机粉碎为细粉；(2)向以上海蟑螂粉中加入氢氧化钠溶液，混合均匀后加热搅拌反应适当时间；(3)反应完成后用滤纸抽滤，以去离子水洗涤滤渣直至溶液呈中性；(4)再向上述滤渣中加入盐酸溶液继续反应，反应完成后滤纸抽滤，去离子水洗到中性；(5)最后，滤渣用次氯酸钠溶液进行脱色，并用去离子水清洗，干燥后即得纯白色的甲壳素。红外分析表明，海蟑螂提取的甲壳素主要为α‑甲壳素。本发明扩展了甲壳素的来源，首次从海蟑螂中提取制备甲壳素，提取方法简单、可控，为开发利用海蟑螂中的甲壳素资源提供了重要参考和借鉴。
Description
技术领域
本发明涉及海洋生物制品领域，具体涉及一种从海蟑螂中提取制备甲壳素的方法。
背景技术
海蟑螂属于节肢动物门，甲壳动物亚门，软甲纲，真软甲亚纲，囊虾总目，等足目，潮虫亚目，海蟑螂科。等足目是甲壳类生物中生物多样性最丰富的门类之一，从海洋到陆地的不同生境中都有分布。潮虫亚目是等足目中最大的一个亚目，约有3710种，多样性较高。根据世界等足类名录统计，现有海蟑螂科有效物种104种，其中43种属于海蟑螂属(Ligia)。海蟑螂科动物在全球范围内分布十分广泛，但主要分布于热带、温带海陆交界的潮间带地带。海蟑螂属于杂食性动物，主要以海藻和动物残体为食，尤其对海藻有偏好，是潮间带生态系统的重要成员。
甲壳质，又称甲壳素或几丁质，是自然界中唯一带正电荷的天然多糖，在农业、食品、医药、化妆品等行业中均有广泛应用。甲壳素是自然界仅次于纤维素的第二大碳水化合物，主要来源于虾蟹等甲壳类生物，化学资源十分丰富。甲壳素是由重复的N-乙酰氨基葡萄糖构成，属于天然高分子量物质，分子量可达100万道尔顿以上，不溶于水和有机溶剂。甲壳素的提取方法主要包括化学法、酶法和微生物发酵法，其中化学法应用较为广泛。海蟑螂与虾蟹等同属于甲壳生物，但目前尚没有研究报道海蟑螂中甲壳素的提取制备方法。在专利101289518A中，石勇利用化学法制备了色泽洁白的甲壳素，利用这种甲壳素进一步制备的壳聚糖脱乙酰度大于95％，粘度大于2000MPA.S。目前对海蟑螂的化学特性研究较少，研究海蟑螂中甲壳素将有助于扩大甲壳素的天然来源，为开发利用海蟑螂的生物资源提供理论参考。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从海蟑螂中提取制备甲壳素的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种从海蟑螂中提取甲壳素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将烘干后的海蟑螂用粉碎机粉碎为40-100目的细粉，得到海蟑螂粉；
(2)a：向步骤(1)中制备的海蟑螂粉中加入氢氧化钠溶液，混合均匀，然后加热搅拌反应，得到混悬液；该混悬液过滤或离心，并用去离子水清洗至中性，得到海蟑螂滤渣；向得到的海蟑螂滤渣中加入盐酸溶液继续搅拌反应，反应完成后过滤或离心，并用去离子水洗到中性，得到海蟑螂滤渣；
或b：向步骤(1)中制备的海蟑螂粉中加入盐酸溶液继续搅拌反应，反应完成后过滤或离心，并用去离子水洗到中性，得到海蟑螂滤渣；
向得到的海蟑螂滤渣中加入氢氧化钠溶液，混合均匀，然后加热搅拌反应，得到混悬液；该混悬液过滤或离心，并用去离子水清洗至中性，得到海蟑螂滤渣；
(3)向步骤(2)得到的海蟑螂滤渣中加入次氯酸钠溶液进行脱色，脱色完成后用去离子水清洗，滤渣烘干后即得白色甲壳素。
所述海蟑螂为海蟑螂科海蟑螂属海蟑螂(Ligia spp.)的干燥全体，包括奇异海蟑螂(Ligia exotica Roux)、灰色海蟑螂(Ligia cinerascens)中的一种或两种。
所述步骤(2)中氢氧化钠溶液浓度为1％-5％(质量体积比，w/v)，加入量为10-40mL/g海蟑螂粉，反应温度为50-70℃，反应时间为2-8h。
所述步骤(2)中盐酸溶液的浓度为1％-5％(v/v)，加入量为10-40mL/g 海蟑螂粉，反应温度为10-45℃，反应时间为2-10h。
所述步骤(4)中次氯酸钠溶液的浓度为5％-20％(v/v)，加入量为 10-40mL/g海蟑螂粉，反应温度10-45℃，反应时间为2-6h。
本发明所具有的优点:
海蟑螂中的甲壳素还没有研究报道。本发明所提供的从海蟑螂中提取甲壳素的方法简单易操作，过程可控，所得甲壳素色泽纯白，杂质少，主要为α-甲壳素，是一种较为理想的方法。本发明为开发利用海蟑螂中的甲壳素资源提供了重要参考和借鉴。
附图说明
图1为利用85％乙醇脱脂的海蟑螂制备的甲壳素的红外光谱图；
图2为利用烘干的海蟑螂全体制备的甲壳素的红外光谱图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明，并且本发明的保护范围不仅局限于以下实施例。
实施例1
从已脱脂的烘干的海蟑螂壳中提取甲壳素。经过85％乙醇脱脂的海蟑螂在 105摄氏度下烘干至恒重，呈灰白色。通过以下步骤制备甲壳素：
(1)用高速粉碎机，转速为10000转/min，将烘干的海蟑螂完全粉碎，得海蟑螂粉末。
(2)取20.0g海蟑螂粉末加入质量体积浓度为4％氢氧化钠溶液700mL，轻轻搅拌使海蟑螂粉末分散均匀，置于水浴锅中加热到60℃搅拌反应 6h。反应完成后抽滤，以去离子水洗涤海蟑螂残渣，期间用pH试纸检测流出酸度，直至呈中性。
(3)再向上述残渣加入体积浓度为4％HCl溶液，轻轻搅拌使残渣均匀混合，室温搅拌反应8h。反应完成后用滤纸抽滤，以去离子水洗海蟑螂残渣到中性。
(4)向酸洗至中性的海蟑螂残渣中加入体积浓度为10％次氯酸钠溶液800 ml进行搅拌、脱色处理2～3h。以上脱色操作可根据脱色情况重复1-2 次。脱色后的残渣经去离子水洗后，105摄氏度烘干即得纯白的甲壳素4.06g，得率为20.3％。
实施例2
直接从烘干的海蟑螂全体中提取甲壳素。
(1)取30.0g在105摄氏度烘干至恒重的海蟑螂全体，用高速粉碎机在转速 10000转/min下将其完全粉碎，得海蟑螂粉末。
(2)向以上海蟑螂粉末中加入体积浓度为4％的HCl溶液1000mL，轻轻搅拌使残渣均匀混合，室温搅拌反应2h。反应完成后用滤纸抽滤，以去离子水洗海蟑螂残渣到中性。
(3)向酸洗后的海蟑螂残渣中加入1000mL氢氧化钠溶液(4％，w/v)，轻轻搅拌使其分散均匀，置于水浴锅中加热到60℃搅拌反应8h。反应完成后抽滤，以去离子水洗涤海蟑螂残渣至呈中性。
(4)向上述残渣中加入体积浓度为10％次氯酸钠溶液800ml进行搅拌、脱色处理2h。脱色后的残渣经去离子水洗后，再经过105摄氏度烘干 8-10h即得纯白的甲壳素。
(5)称重后，得白色的甲壳素1.35g，得率为4.5％。
实施例3
从已脱脂的烘干的海蟑螂壳中提取甲壳素。通过以下步骤制备甲壳素：
(1)取90.7g在105摄氏度烘干至恒重的脱脂海蟑螂，用高速粉碎机，转速为10000转/min，将其完全粉碎，得海蟑螂粉末。
(2)向以上海蟑螂粉末中加入体积浓度为4％的HCl溶液1800mL，轻轻搅拌使残渣均匀混合，室温搅拌反应2h。反应完成后用滤纸抽滤，以去离子水洗海蟑螂残渣到中性。
(3)向酸洗后的海蟑螂残渣中加入2000mL氢氧化钠溶液(4％，w/v)，轻轻搅拌使其分散均匀，置于水浴锅中加热到65℃搅拌反应8h。反应完成后抽滤，以去离子水洗涤海蟑螂残渣至呈中性。
(4)向上述残渣中加入体积浓度为10％次氯酸钠溶液2000ml进行搅拌、脱色处理6h。脱色后的残渣经去离子水洗后，再经过105摄氏度烘干8-10 h即得纯白的甲壳素。
(5)称重，得纯白甲壳素16.35g，得率18.0％。
对比实施例1到实施例3，实施例1和3的结果表明利用脱脂后海蟑螂制备甲壳素的得率明显高于未脱脂的海蟑螂。
实施例4
甲壳素的红外光谱分析。对实施例1和实施例2制备所得的甲壳素样品进行红外光谱扫描，谱图分别如图1和图2所示。由脱脂海蟑螂(图1)和烘干海蟑螂全体(图2)制备的甲壳素样品的红外吸收光谱在波数3430、3257、 3100、2875、1654、1553、1310、1154～1020cm-1附近存在较强吸收。波数 3430cm-1附近的吸收峰，主要为O-H伸缩振动，3257cm-1附近的吸收峰为N-H 伸缩振动，3100～2875cm-1附近为C-H伸缩振动的吸收峰，1160～1020cm-1是C-O伸缩振动的吸收峰，1654、1553、1310cm-1分别是酰胺I、II、III谱带。由图1-2可知，酰胺I谱带在1654cm和1619cm-1为双峰型，因此，由实施例1 和实施例2制备的甲壳素样品均为ɑ-甲壳素。
以上所述仅是本发明优选的实施方式，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。
Claims (5)
1.一种从海蟑螂中提取甲壳素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将烘干后的海蟑螂用粉碎机粉碎为40-100目的细粉，得到海蟑螂粉；(2)a：向步骤(1)中制备的海蟑螂粉中加入氢氧化钠溶液，混合均匀，然后加热搅拌反应，得到混悬液；该混悬液过滤或离心，并用去离子水清洗至中性，得到海蟑螂滤渣；向得到的海蟑螂滤渣中加入盐酸溶液继续搅拌反应，反应完成后过滤或离心，并用去离子水洗到中性，得到海蟑螂滤渣；
或b：向步骤(1)中制备的海蟑螂粉中加入盐酸溶液继续搅拌反应，反应完成后过滤或离心，并用去离子水洗到中性，得到海蟑螂滤渣；
向得到的海蟑螂滤渣中加入氢氧化钠溶液，混合均匀，然后加热搅拌反应，得到混悬液；该混悬液过滤或离心，并用去离子水清洗至中性，得到海蟑螂滤渣；
(3)向步骤(2)得到的海蟑螂滤渣中加入次氯酸钠溶液进行脱色，脱色完成后用去离子水清洗，滤渣烘干后即得白色甲壳素。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述海蟑螂为海蟑螂科海蟑螂属海蟑螂(Ligia spp.)的干燥全体，包括奇异海蟑螂(Ligia exotica Roux)、灰色海蟑螂(Ligiacinerascens)中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中氢氧化钠溶液浓度为1％-5％(质量体积比，w/v)，加入量为10-40mL/g海蟑螂粉，反应温度为50-70℃，反应时间为2-8h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中盐酸溶液的浓度为1％-5％(v/v)，加入量为10-40mL/g海蟑螂粉，反应温度为10-45℃，反应时间为2-10h。
5.按权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)中次氯酸钠溶液的浓度为5％-20％(v/v)，加入量为10-40mL/g海蟑螂粉，反应温度10-45℃，反应时间为2-6h。
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