殼聚糖提取工藝的研究

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1、殼聚糖提取工藝的研究1前言殼聚糖(Chitosan)是一種陽(yáng)離子型直鏈氨基多糖，又稱為甲殼胺、殼多糖、可溶性甲素、脫乙酰甲殼素、聚氨基葡萄糖等，化學(xué)名為聚-2-氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖[1]。它是甲殼素(chitin)脫去分子中的乙?；纬傻?。甲殼素，廣泛存在于昆蟲、甲殼類動(dòng)物外殼、真菌細(xì)胞壁及一些藻類中，是由N乙酰氨葡糖聚合而成的多糖。一般把脫乙酰度在70%以上的稱為殼聚糖，70%以下的稱為甲殼素[2]。蟹殼大約3/4為碳酸鈣，余1/4中約有一半為甲殼質(zhì)，余一半主要為蛋白質(zhì)?，F(xiàn)如今，蟹已大范圍養(yǎng)殖并在各大市場(chǎng)普及，蟹殼極易得到，而成本又較低，所以選擇蟹殼為原料制取殼

2、聚糖。1.1殼聚糖的理化性質(zhì)1.1.1主要物理性質(zhì)不能完全溶解于水和堿溶液中，但可溶于稀酸(pH<6)，游離氨基質(zhì)子化促進(jìn)溶解。殼聚糖在溶液中是帶正電荷多聚電解質(zhì)，具有很強(qiáng)的吸附性；殼聚糖的溶解性與脫乙酰度、相對(duì)分子質(zhì)量、粘度有關(guān)，脫乙酰度越高，相對(duì)分子質(zhì)量越小，越易溶于水；殼聚糖的溶解性與脫乙酰度、相對(duì)分子質(zhì)量、粘度有關(guān)，脫乙酰度越高，相對(duì)分子質(zhì)量越小，越易溶于水。殼聚糖具有很好的吸附性、成膜性、通透性、成纖性、吸濕性和保濕性[3]。1.1.2主要化學(xué)性質(zhì)甲殼素和殼聚糖可與多種有機(jī)酸的衍生物如酸酐、酰鹵（主要是酰氯）反應(yīng)，導(dǎo)入不同分子量的脂肪族或芳香族酰基，這是殼聚糖化學(xué)反應(yīng)

3、中研究得最多的一種；甲殼素和殼聚糖的羥基可與烴基化試劑反應(yīng)生成醚，如甲基醚，芐基醚、羧甲基醚等；甲殼素和殼聚糖的特殊結(jié)構(gòu)使得它們對(duì)具有一定離子半徑的一些金屬離子在一定的PH條件下具有螯合作用。1.2殼聚糖的應(yīng)用1.2.1醫(yī)學(xué)應(yīng)用1.2.1.1促進(jìn)凝血和傷口愈合：殼聚糖具有促進(jìn)血液凝固的作用，可用作止血?jiǎng)?。它還可用于傷口填料物質(zhì)，具有滅菌、促進(jìn)傷口愈合、吸收傷口滲出物、不易脫水收縮等作用[4]。1.2.1.2可作為藥物的緩釋基質(zhì)：殼聚糖能被生物體內(nèi)的溶菌酶降解生成天然的代謝物，具有無毒、能被生物體完全吸收的特點(diǎn)，因此用它作藥物緩釋劑具有較大的優(yōu)越性。日本已有以殼聚糖作為基質(zhì)的緩釋

4、藥物出售[4]。1.2.1.3用于人造組織和器官：殼聚糖與磷酸鈣的復(fù)合物可作為骨的替代物，用于骨的修補(bǔ)及牙的填料；殼聚糖衍生物與聚酯的復(fù)合材料可用作人造血管。殼聚糖和甲殼素混合后可制成高強(qiáng)度的絲狀纖維，用作手術(shù)線。這種手術(shù)線能被生物體內(nèi)的溶菌酶降解，傷口愈合后不需拆除就能被機(jī)體充分吸收，不會(huì)產(chǎn)生過敏反應(yīng)。1.2.1.4具有免疫調(diào)節(jié)活性：殼聚糖具有激活機(jī)體系統(tǒng)、介導(dǎo)機(jī)體系統(tǒng)的系列生物學(xué)效應(yīng)，提高吞噬細(xì)胞的系統(tǒng)功能。巨噬細(xì)胞表面存在著細(xì)菌多糖的受體，而殼聚糖作為細(xì)菌多糖的類似物，能刺激巨噬細(xì)胞活化[4]。1.2.2生物學(xué)方面的應(yīng)用1.2.2.1作為固定化酶的載體：殼聚糖是一種網(wǎng)狀載

5、體，具有機(jī)械性能良好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐熱性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，特別是分子中存在的氨基易與蛋白質(zhì)或酶結(jié)合，可絡(luò)合金屬離子，使酶免受金屬離子的抑制，同時(shí)它又易于通過接枝而改性，因此是一種良好的蛋白質(zhì)和酶的載體[5]?，F(xiàn)已成功地在殼聚糖上固定了堿性磷酸酶、酸性磷酸酶、淀粉酶、天冬氨酸酶、纖維素及半纖維素酶等。殼聚糖對(duì)酶的固定化技術(shù)的常用方法是將酶包埋在載體上或通過醛橋?qū)⒚腹潭ǖ捷d體上。1.2.2.2細(xì)胞培養(yǎng)用微載體：殼聚糖來自于生物體，細(xì)胞毒性極低、親和性好、安全性高，是制造細(xì)胞培養(yǎng)用微載體的好材料?，F(xiàn)在用殼聚糖培養(yǎng)細(xì)胞有兩種常用的技術(shù)：一是將細(xì)胞封入微型膠囊中，即將懸浮細(xì)胞帶有負(fù)電荷的羧甲基

6、纖維素溶液滴入帶正電荷的殼聚糖溶液中，形成封有細(xì)胞的膠囊。二是將殼聚糖溶液涂敷在具有一定直徑的硅膠顆粒上，為哺乳動(dòng)物細(xì)胞的附著提供親和表面[5]。2材料與方法2.1材料原料：蟹殼。試劑：HCOOH、NaOH、KMnO4、草酸，均為分析純。2.2方法2.2.1生產(chǎn)工藝蟹殼剔雜洗凈，用甲酸浸泡脫去無機(jī)鹽后，水洗至中性，加入稀氫氧化鈉溶液中浸煮脫除蛋白質(zhì)，粗制甲殼素。粗品用1%KMnO4溶液浸漬1小時(shí)，水洗后置于1%的草酸溶液中，于(60~70)℃攪拌，水洗，精制甲殼素[6]。將甲殼素分別浸入(40~60)%濃氫氧化鈉溶液中，溫度控制在(130~140)℃，反應(yīng)(2~4)小時(shí)，然后水

7、洗、干燥后得殼聚糖。2.2.2脫鈣階段條件的測(cè)定2.2.2.1在90℃反應(yīng)4h的條件下，用酸濃度40、45、50、55、60、65%來測(cè)定甲酸濃度對(duì)產(chǎn)品的影響。2.2.2.2用50%甲酸在90℃下浸泡蟹殼，在1、2、3、4、5h時(shí)間下測(cè)定甲酸處理時(shí)間對(duì)產(chǎn)品的影響。2.2.2.3用體積分?jǐn)?shù)為50％的甲酸酸浸4h，在90、100、110、120、130℃溫度下測(cè)定甲酸處理溫度對(duì)產(chǎn)品的影響。2.2.3脫蛋白質(zhì)階段條件的測(cè)定2.2.3.1取10克脫鈣蟹殼于100℃下分別以不同濃度1、5、10、15、