CN100396703C - 一种壳聚糖的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从衣康酸生产过程的废弃物土曲霉菌丝体中提取制备壳聚糖的方法，先将废弃物土曲霉菌丝体进行去除杂质和水分的预处理后，用稀碱在控温条件下脱去蛋白得菌丝体固体，并用水洗至中性的中性菌丝体固体，用浓碱液控温控时对中性菌丝体固体进行脱乙酰基处理后再二次水洗至中性得二次中性菌丝体固体，再用稀酸液对二次中性菌丝体在控温控时控固液比条件下进行酸溶后得清液，并用过氧化氢对清液在控温控时条件下进行脱色，再用碱调节脱色后清液的酸碱度，使沉淀完全析出，过滤或离心分离得沉淀质，然后用有机溶剂对沉淀质进行脱水干燥后得壳聚糖产品，本发明方法与现有技术相比，其工艺简单，原理可靠，提取产品纯正，节能无污染。
Description
技术领域：
本发明涉及一种从衣康酸生产过程中的废弃物土曲霉菌丝体中提取制备壳聚糖的方法。
技术背景：
甲壳素又名几丁质、甲壳质，广泛存在于蟹、虾等甲壳动物的外壳及各种昆虫的表皮和乌贼、贝类等软体动物的骨骼和外壳以及蘑菇和菌类等的细胞壁中。甲壳素是仅次于纤维素的第二大自然资源，亦是地球上数量最大的含氮天然有机化合物(其次是蛋白质)。壳聚糖是由甲壳素脱乙酰基得到的，是自然界中的唯一碱性多糖。由于甲壳素、壳聚糖具有生理适应性、可完全分解性、多功能反应性、立体结构与手征性、可再生性与亲水性等多种优异性能，引起了化学界、生物学界、医学界、化工、医药、食品等工业行业及农业等不同领域的广大科技工作者的极大研究兴趣。随着研究的深入，其重要性日益突出，其应用范围也愈来愈广。甲壳素/壳聚糖及其衍生物可作为降脂、降胆固醇、防治动脉粥样硬化、提高机体免疫力、抗肿瘤、杀菌、抑菌等药理作用的药物及医用纤维和人造组织材料、药物载体应用于医药卫生方面；因其无毒、无残留和良好的絮凝、抑菌保鲜作用应用于食品工业作为液体处理剂、食品添加剂和食品及果蔬保鲜剂；作为一种天然无毒的绿色饲料添加剂和生物农药应用于农业；可用于制作膜、催化剂及酶和细胞的固定化载体、液晶、智能材料等功能性材料。此外，甲壳素/壳聚糖及其衍生物因其优良的生理活性和功能性质还可应用日化、化纤、造纸、印染和环保等领域。目前，甲壳素/壳聚糖被许多学者喻为“二十一世纪的生物材料”以及除蛋白质、脂肪、糖、维生素、矿物质之外人体所必需的第六生命要素。
目前工业生产壳聚糖主要是采用以虾、蟹壳为原料，采用盐酸除无机盐，稀碱脱蛋白等有机物、浓碱脱乙酰基的生产工艺。该工艺存在生产原料不易收集，受季节和产地的影响较大，生产成本据高不下，所得产品灰分含量高、脱乙酰度较低且受原料的品种、产地、生长期等因素的影响而不稳定等明显缺点。本专利采用衣康酸生产过程中的废弃物——土曲霉菌丝体为生产原料制备壳聚糖。衣康酸，学名为甲叉丁二酸、亚甲基丁二酸，是一种消耗量较大的广泛应用于化工、医药、涂料、轻化、合成树脂、农药等多个领域的重要的生物化工产品。目前工业上多是以生物发酵法制备衣康酸，分离出衣康酸之后的土曲霉菌丝体尚未得到进一步利用而是作为废物排出。排出的废菌丝体不仅占用大量的场地，而且时间一长会腐败变质，散发出难闻的气味，给周围环境和生产工人的身体健康都带来很大的危害。本专利的实施既可制得附加值更高的壳聚糖产品，同时又能解决衣康酸生产废弃物对环境的污染问题，此外，还丰富了壳聚糖的生产制备方法，是一项“一举多得”的专利发明。
发明内容：
本发明的目的在克服现有技术中存在的缺点，寻求设计一种对衣康酸生产过程中的废弃物进行回收利用，从其中的土曲霉菌丝体中提取有效成分的工艺方法，即壳聚糖的制备方法。
本发明由衣康酸废菌丝体中提取壳聚糖，其主要工艺步骤包括预处理、脱蛋白、水洗、脱乙酰基、二次水洗、酸溶、脱色、碱沉、脱水干燥等，先将衣康酸生产废弃物土曲霉菌丝体进行去除杂质和水分的预处理后，用稀碱在控温条件下脱去蛋白得菌丝体固体，并用水洗至中性得中性菌丝体固体，用浓碱液控温控时对中性菌丝体固体进行脱乙酰基处理后再二次水洗至中性得二次中性菌丝体固体，再用稀酸液对二次中性菌丝体在控温控时控固液比(重量百分比计，以下均同)条件下进行酸溶后得清液，并用过氧化氢对清液在控温控时条件下进行脱色后，再用碱调节脱色后清液的酸碱度，使沉淀析出得沉淀物，然后用有机溶剂对沉淀物进行脱水并真空干燥后得白色至淡黄色壳聚糖产品。其各工艺步骤的条件和功能如下：
预处理：将分离衣康酸之后的土曲霉菌丝体经过水洗，沉降分离，除去其中夹杂的助滤剂等杂质，并离心脱水得菌丝体。
脱蛋白：用1％～15％的稀碱(氢氧化钠或氢氧化钾)在60℃～120℃下处理脱水后的菌丝体，固液比为1∶0.5～1∶20，时间为1～12小时。过滤(或离心)分离，所得菌丝体固体用于后续工序处理。
水洗：用水洗涤脱蛋白后的菌丝体固体至中性，过滤(或离心)分离，所得中性菌丝体固体用于后续工序处理。
脱乙酰基：用30％～60％的浓碱(氢氧化钠或氢氧化钾)处理已水洗至中性的菌丝体，温度为50℃～150℃，固液比为1∶0.5～1∶30，时间为1～12小时。过滤(或离心)分离，所得脱乙酰基菌丝体固体用于后续工序处理。
二次水洗：用水洗涤经脱乙酰基处理后的菌丝体固体至中性，过滤(或离心)分离，所得二次中性菌丝体固体用于后续工序处理。
酸溶：经脱乙酰基和二次水洗处理后的菌丝体用1％～30％稀酸(盐酸、硝酸或醋酸、甲酸)在50℃～150℃下溶浸1-24小时，固液比1∶0.5～1∶30。过滤(或离心)分离，所得清液用于后续工序处理。
脱色：用过氧化氢对清液进行脱色，温度为30℃～120℃，时间为0.5～10小时。
碱沉：用碱调节脱色后的清液的酸碱度至pH≥9，使沉淀完全析出。过滤(或离心)分离，所得沉淀质用于后续工序处理。
脱水：用有机溶剂对沉淀质进一步脱水。过滤(或离心)分离，所得脱水后沉淀质用于后续工序处理。
干燥：真空干燥(或80℃以下烘干)沉淀质，即得白色至淡黄色壳聚糖产品。
本发明方法与现有技术相比，其工艺步骤简单，原理可靠，提取产品纯正，节能无污染。
具体实施方式：
称取500克重量的经预处理的衣康酸废菌丝体，用10％的稀碱(氢氧化钠或氢氧化钾)在80℃下进行处理，固液比(重量百分比计，以下均同)为1∶10，时间为6小时，然后过滤(或离心)分离。再按相同的操作方式和条件重复处理一次。水洗菌丝体固体至中性，过滤(或离心)分离，滤饼用50％的浓碱(氢氧化钠或氢氧化钾)处理，温度为90℃，固液比为1∶20，时间为8小时，然后过滤(或离心)分离。水洗滤饼至中性，过滤(或离心)分离。用10％稀酸(盐酸、硝酸或醋酸、甲酸)在90℃下溶浸滤饼15小时，固液比1∶20。过滤(或离心)分离。用过氧化氢对所得清液进行脱色，温度为30℃～120℃，时间为6小时。用碱调节脱色后的清液至pH＝9，待沉淀完全析出后，过滤(或离心)分离，所得沉淀用有机溶剂进一步脱水。过滤(或离心)分离除去有机溶剂后的固体进行真空干燥，或在80℃以下烘干，即得白色或淡黄色壳聚糖产品74克。收率达14.5％(以菌丝体干重计)。
本发明在实施时，反应过程要充分搅拌；第二次稀碱液脱蛋白后可重复利用2～3次；浓废碱液可重复利用4～5次，或经稀释后用于脱蛋白处理；由于土曲霉原料颜色较深，所以脱色要彻底，才能使壳聚糖产品色泽较浅；脱水有机溶剂经蒸馏后可重复利用；提取壳聚糖的废菌丝体经简单处理后可用于生物肥料等其它用途。
Claims (1)
1.一种壳聚糖的制备方法，包括预处理、脱蛋白、水洗、脱乙酰基、二次水洗、酸溶、脱色、碱沉、脱水干燥，其特征在于先将衣康酸生产废弃物土曲霉菌丝体进行去除杂质和水分的预处理后，用1％～15％的氢氧化钠或氢氧化钾在60℃～120℃下处理菌丝体，固液重量百分比为1∶0.5～1∶20，时间为1～12小时，脱去蛋白得菌丝体固体，并用水洗至中性得中性菌丝体固体；用30％～60％的氢氧化钠或氢氧化钾，温度为50℃～150℃，固液重量百分比为1∶0.5～1∶30，时间为1～12小时，对中性菌丝体固体进行脱乙酰基处理后再二次水洗至中性得二次中性菌丝体固体，再用1％～30％盐酸或硝酸或醋酸或甲酸对二次中性菌丝体在50℃～150℃下溶浸，固液重量百分比1∶0.5～1∶30条件下进行酸溶后得清液，并用过氧化氢对清液在温度为30℃～120℃，时间为0.5～10小时条件下进行脱色后，再用碱调节脱色后清液的酸碱度，使沉淀完全析出，过滤或离心分离得沉淀质，然后用有机溶剂对沉淀质进行脱水干燥后得壳聚糖产品。
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