實驗1.殼聚糖的制備與表征

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1、實驗1殼聚糖的制備與表征一、實驗目的1.掌握由蝦殼、蝦皮（及蟹殼）等制取殼聚糖的原理和實驗方法；2.學習殼聚糖的表征方法，學習實驗中所用儀器的使用方法，了解殼聚糖的用途。二、實驗步驟1.殼聚糖的制備（1）實驗原理殼聚糖提取/制備過程示意圖1甲殼素(Chintin)是無毒、生物可降解的天然多糖，由2-乙酰氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖組成，廣泛分布于海洋及陸地上的低等節(jié)肢動物、昆蟲外殼和少數(shù)真菌中，又稱甲殼質(zhì)、幾丁質(zhì)。甲殼素外觀為白色半透明固體,不溶于水、稀酸、稀堿及普通有機溶劑，溶于濃鹽酸、硫酸,但同時降解。甲殼素自然資源十分豐富，天然來源數(shù)量僅次于纖維素。殼聚糖(

2、Chitosan)是甲殼素水解其酰胺N-脫乙?；院笏玫降漠a(chǎn)物。一般而言，酰胺N-乙酰基脫去55%以上的甲殼素就可稱之為殼聚糖，因此，殼聚糖實際上由2-乙酰氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖和2-氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖兩類單糖組成。殼聚糖在酸性溶液中游離的伯胺基顯示出堿性，可與氫質(zhì)子定量發(fā)生反應。殼聚糖無毒，具有良好的生物可降解性和生物相容性而被用作藥物載體；其良好成膜性被廣泛用作功能食品、食品添加劑和果蔬保鮮膜等，應用越來越廣泛。（殼聚糖應用方面的研究請課后自行查閱文獻了解。）（2）儀器設(shè)備及試劑（此處僅為殼聚糖制備用，不包括殼聚糖表征用的）。真空干燥箱，電

3、動攪拌器，控溫加熱器，三口燒瓶，索氏提取器；NaOH（C.P.），HCl（C.P.），丙酮（C.P.）；蝦殼，由購自市場凍蝦去肉而得；蝦皮，購自自由市場。（3）實驗步驟甲殼素制備①原料采集及預處理。凍蝦解凍以后，剝下蝦殼（包括蝦頭），并認真剔除蝦殼上殘留的蝦肉，充分清洗后，室溫下晾干，80℃下真空干燥過夜。蝦皮（視具體情況決定是否需要處理），經(jīng)充分清洗后晾干，80℃下真空干燥過夜。②脫脂脫蛋白脫鈣。稱取一定量的預處理后的蝦殼/蝦皮，置于80℃下2%NaOH水溶液中處理1小時后，用蒸餾水洗至中性，以除去油脂和蛋白；再用1mol/LHCl于30℃下浸泡30分鐘后，用蒸餾

4、水洗至中性，以脫去鈣質(zhì)及鹽分。重復上述操作三次。③脫色及產(chǎn)物收集。將脫脂脫鈣脫蛋白后的蝦殼/蝦皮置于索氏提取器中，用丙酮作溶劑進行脫色，可得到白色片狀的甲殼素。收集所得產(chǎn)物，并在80℃下真空干燥3小時后，稱取質(zhì)量，計算所得甲殼素的產(chǎn)率，比較不同原料中甲殼素產(chǎn)率的差異。殼聚糖制備①甲殼素脫乙?；?在氮氣保護下，將5.0g甲殼素在150mL47%NaOH溶液中于110℃進行脫乙?；磻?h，冷卻后傾出溶液，用蒸餾水洗至弱堿性。重復上述操作兩次，得殼聚糖粗產(chǎn)物。②脫色及產(chǎn)物收集。將殼聚糖粗產(chǎn)物置于索氏提取器中，用丙酮作溶劑進行脫色，可得到白色片狀的殼聚糖。收集所得產(chǎn)物，

5、并在80℃下真空干燥3小時后，稱取質(zhì)量，計算所得殼聚糖的產(chǎn)率，分析比較不同原料所得甲殼素中殼聚糖產(chǎn)率的差異。脫乙酰化過程中水解條件非常重要，不同的溫度、水解時間和堿濃度都會得到不同脫乙酰度的殼聚糖產(chǎn)品。因此，水解溫度、堿的濃度及水解時間是需要研究的主要對象。具體水解條件的探索在實驗前視情況來確定。2．殼聚糖的表征（1）紅外光譜（FT-IR）甲殼素脫乙?；?，其FT-IR光譜有明顯的變化，這種變化不僅可以作為定性/結(jié)構(gòu)分析的依據(jù)，而且還可以對脫乙酰化度進行定量分析。①結(jié)構(gòu)分析。殼聚糖與甲殼素紅外光譜的最大差異表現(xiàn)在分子中酰胺鍵的特征吸收上。-1甲殼素紅外光譜中1655

6、cm處的酰胺鍵特征吸收（酰胺I帶）很顯著。在完全脫乙酰化-1的殼聚糖中約在1655cm處的這一特征吸收消失，表明酰胺鍵已完全水解。部分水解時，此峰強度明顯降低。測試不同條件及不同來源下所制的甲殼素/殼聚糖，解析歸屬主要基團的特征吸收。②脫乙酰度測定。采用紅外光譜定量分析方法可以測定甲殼素的脫乙酰度（deacetylationdegree，DD），DD是殼聚糖最基本的結(jié)構(gòu)參數(shù)之一，與殼聚糖很多物化性質(zhì)密切相關(guān)。-1可選用酰胺I帶作為分析譜帶/探針譜帶，此時通常采用3450cm作為參比譜帶，按下式計算樣品的DD：DD=[1-（A1655/A3450）（1/1.33）]×

7、100%式中A為相應波數(shù)下紅外吸收譜帶的吸光度，1.33為完全脫乙?；臉悠分蠥1655/A3450的比值，實驗中可采用標準品或參照品來測試校正及確定。測定不同甲殼素來源及不同水解條件下所得殼聚糖的DD，分析比較上述因素對DD的影響。FTIR法測定DD更多的研究請課后查閱文獻進一步了解。DD測定的其他方法請課后查閱文獻了解。（2）熱分析（TGA/DSC）熱重分析（TGA）是物質(zhì)表征的有效手段之一。通過熱重分析可以獲得物質(zhì)在加熱時的熱分解行為，其結(jié)果有助于推測物質(zhì)的組成，物質(zhì)熱分解動力學行為等許多信息。3差示掃描量熱（DSC）法還基于甲殼素或殼聚糖樣品分解后獲得含