CN102321192A - 一种蝇蛆壳聚糖制备新方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蝇蛆壳聚糖制备新方法，包括以下步骤：1)卤蝇蛆预处理：去除杂质；2)蝇蛆壳用盐酸溶液搅拌浸泡、洗涤；3)将经步骤2)洗涤的蝇蛆壳用氢氧化钠溶液浸泡，去除废物；4)将步骤3)得到的蝇蛆壳进行脱色，得到粗制蝇蛆甲壳素；5)粗制蝇蛆甲壳素用微波加热法脱去乙酰基，得到壳聚糖。利用本发明所述方法从蝇蛆壳中提取壳聚糖具有如下优点：1)壳聚糖的脱乙酰度提高到94.4％，对照国家有关标准，已达到高脱乙酰度，产品质量提升了一个级别；2)壳聚糖回收率有升高；3)脱乙酰过程用时短，能耗低。

Description

一种蝇蛆壳聚糖制备新方法

技术领域

本发明涉及生物化学领域，尤其涉及一种蝇蛆壳聚糖制备新方法。

背景技术

壳聚糖(chitosan)是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，具有广泛的药理作用，包括：1)有抗菌活性，能抑制一些细菌，真菌，病毒的生长。2)可以涂膜保鲜，其膜层具有通透性、阻水性做保鲜剂。3)有抑制氧化作用，可以做抗氧化剂。4)对许多物质具有螯合吸附作用，可用于治理重金属废水、净化自来水及在湿法冶金中分离金属离子等。5)与胆汁酸结合，阻断脂肪吸收达到减肥调脂。6)有活化细胞和保湿功能，可以美容护肤。7)强化免疫系统抑制肿瘤。8)保护肝脏。9)促胰岛素分泌调节血糖。10)防治高血压。11)促进肠道有益菌繁殖。12)本身是螯合剂，吸附排除体内重金属。13)可用作烧伤敷料及伤口愈合剂，包扎纱布用壳聚糖处理后，伤口愈合速度可提高75％。用壳聚糖制成的可吸收性手术缝线，机械强度高，可长期贮存，能用常规方法消毒，可染色，可掺入药剂，能被组织降解吸收，免除患者拆线的痛苦。壳聚糖在超常剂量情况下，对其急性毒性以及长期毒性的研究结果表明其几乎没有毒性，是一种安全的天然药物，可以长期使用，值得深入研究。

海水制盐的盐场数目非常多。在制盐过程中，卤蝇在盐池中产卵和繁殖，大量的卤蝇蛆壳漂浮于盐池中，时间长了就会变黑变臭。据估计，每年我国盐场堆积的卤蝇蛆壳达上千吨，盐场处理起来费时费力。把废弃的蝇蛆变废为宝，对于降低企业废物处理成本、增加收入、保护环境有着迫切的要求。通常一对雄雌苍蝇一个夏天能繁殖26660亿只后代，可得到15吨甲壳素原料，收率很高。壳聚糖是卤蝇蛆体宝贵的天然生物资源，卤蝇蛆的外表皮含量较高，高于虾蟹壳，碳酸盐和重金属含量低，质量远优于虾蟹壳中的甲壳素，特别适合于开发高附加值的衍生物。

中国专利201019146025.1公开了一种蝇蛆壳聚糖的制备方法，主要采用化学方法从蝇蛆去皮中分离壳聚糖，缺点是分离效率低。

发明内容

为解决上述问题，本发明的主要目的在于提供一种蝇蛆壳聚糖制备新方法，该方法可以从蝇蛆壳中高效制备高脱乙酰度壳聚糖。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种蝇蛆壳聚糖制备新方法，包括以下步骤：

1)卤蝇蛆预处理：去除杂质，保留蝇蛆壳，烘干至恒重；

2)蝇蛆壳用盐酸溶液搅拌浸泡、洗涤；

3)将洗涤后的蝇蛆壳用氢氧化钠溶液浸泡，去除杂质；

4)将步骤3)得到的蝇蛆壳用高锰酸钾、草酸进行脱色，得到粗制蝇蛆甲壳素；

5)粗制蝇蛆甲壳素用微波加热法脱去乙酰基，得到壳聚糖。

所述步骤5)具体为：粗制蝇蛆甲壳素用氢氧化钠溶液浸润，然后微波处理，冷却，用清水洗涤，最后烘干至恒重，得到壳聚糖。

所述步骤5)具体为：粗制蝇蛆甲壳素用氢氧化钠溶液浸润，然后微波处理，微波处理功率为240W-700W，微波处理时间为15-25分钟，冷却，用清水洗涤，最后烘干至恒重，得到壳聚糖。

所述步骤5)具体为：粗制蝇蛆甲壳素用氢氧化钠溶液浸润，然后微波处理，微波处理功率为380W，微波处理时间为20分钟，冷却，用清水洗涤，最后烘干至恒重，得到壳聚糖。

所述粗制蝇蛆甲壳素用氢氧化钠溶液浸润，并在封闭空间内用微波处理。

所述氢氧化钠溶液的浓度为50％。

所述步骤2)具体为：蝇蛆壳用质量分数为3％的盐酸溶液搅拌、浸泡10小时，用水洗涤，然后换用质量分数为3％的盐酸溶液重复一次，洗涤。所述步骤3)具体为：经步骤2)洗涤的蝇蛆壳用质量分数为5％的氢氧化钠溶液搅拌浸泡15小时，去除内脏类废物。

所述步骤4)具体为：将步骤3)得到的蝇蛆壳浸泡在质量分数为2％的高锰酸钾溶液中，置于暗处搅拌反应4小时，洗涤后，用质量分数为2％的草酸溶液搅拌浸泡1小时，洗涤后换一次草酸浸泡3小时，蝇蛆壳由黑褐色变为白色，烘干，得到粗制蝇蛆甲壳素。

利用本发明所述方法从蝇蛆壳中提取壳聚糖具有如下优点：

1)壳聚糖的脱乙酰度提高到94.4％，对照国家有关标准，已达到高脱乙酰度，产品质量提升了一个级别；

2)壳聚糖回收率有升高；

3)脱乙酰过程用时短，能耗低。

具体实施方式

实施例1蝇蛆壳聚糖制备新方法

包括以下步骤：

1)卤蝇蛆的预处理，去除掉木屑、苍蝇、泥块等大块杂物，剩下干净的蝇蛆壳，置于烘干箱中烘干至恒重。

2)称取一定量的蝇蛆壳，用质量分数为3％的盐酸搅拌浸泡10小时，用水洗涤，然后换用质量分数为3％的盐酸溶液重复搅拌、浸泡一次，用水洗涤干净。。

3)将蝇蛆壳用质量分数为5％的氢氧化钠溶液搅拌浸泡15小时，去除内脏等废物。

4)蝇蛆壳浸泡在质量分数为2％的高锰酸钾溶液中，置于暗处搅拌反应4小时，用水洗涤，用质量分数为2％的草酸溶液搅拌浸泡1小时，用水洗涤，然后用质量分数为2％的草酸溶液再浸泡3小时，蝇蛆壳由黑褐色变为白色，完成脱色，此时蝇蛆壳中的多数无机盐、蛋白质和色素都已经被去掉，大大降低了对于脱乙酰反应的影响，烘干后得到粗制蝇蛆甲壳素。

5)蝇蛆经过脱蛋白、脱盐、脱色等步骤后，得到粗制蝇蛆甲壳素，粗制蝇蛆甲壳素脱去乙酰基后得到壳聚糖。下面对不同条件下的脱乙酰度进行比较。

微波功率对脱乙酰的影响

用分析天平称取3份1.50g(±0.01g，以下相同)粗制蝇蛆甲壳素分别放入3个聚四氟乙烯烧杯中，加入200g浓度为50％的氢氧化钠溶液，杯口不封闭，浸润后分别用功率为240w、380w、700w的微波处理20min，冷却一定时间后用清水洗涤。洗涤必须趁碱液还处于溶液状态，冷却时间过长水分蒸发，碱液在烧杯中会结成固体；另外，由于滤纸易堵，洗涤效率较差，蝇蛆不经粉碎制备出来的壳聚糖呈双层片状，故直接倒进布氏漏斗中用清水进行冲洗，洗涤去掉氢氧化钠后置于烘干箱中105℃烘干至恒重，测定脱乙酰度和粘度，如表1所示：

表1不同微波功率催化制得的壳聚糖样品在粘度测定中的时间数据/s

注：功率为240w，样品无法溶解在0.1mol·L^-1乙酸-0.2mol·L^-1氯化钠溶剂中，故无法测其粘度；T₀为83.3s(下同)。

按照上文所提到的计算方法，用excel作图求出特性粘度[η]，再代入Mark Houwink方程，即可得到粘度值。结合脱乙酰度、回收量得出表2：

表2不同微波功率脱乙酰得到壳聚糖的脱乙酰度、粘度、回收率结果

从表2看出，随着功率的增大，壳聚糖的从低脱乙酰度67.1％增大到超高脱乙酰度95.0％，效果非常显著，但粘度降低也很快，说明分子降解程度越严重，回收率都在50％以上。

反应容器封闭性及微波加热时间对脱乙酰度的影响

称取3份1.50g粗制蝇蛆甲壳素分别放入3个聚四氟乙烯烧杯，加入100ml浓度为50％的氢氧化钠溶液，封闭反应容器(烧杯口)。采用380w功率微波分别加热15min、20min、25min，洗涤后烘干，测定脱乙酰度和粘度。得到以下数据，如表3所示：

表3封闭系统后不同加热时间得到的壳聚糖样品在粘度测定中的时间数据/s

利用以上时间数据求出特性粘度[η]，再得到粘度值，结合脱乙酰度和回收量得出表4：

表4封闭反应系统后不同加热时间制得壳聚糖的脱乙酰度、粘度、回收率

从表4中可以看出，在微波功率相同的情况下，随着加热时间的延长，脱乙酰度随之提高，当加热时间为25min时，达到了97.1％的超高脱乙酰度；粘度和回收率则随之降低。

对比表4和表2可以看出，加热条件中微波功率都为380w、加热时间都为20min的情况下，系统封闭比系统开放所得到壳聚糖的脱乙酰度要高得多，由81.0％提高到94.4％，对照国家有关标准，从中脱乙酰度变为高脱乙酰度，产品质量提升了一个级别；粘度则相差不大；回收率有升高。

微波法对虾甲壳素及蝇蛆甲壳素脱乙酰度的影响

把虾壳剪碎，用盐酸脱盐、稀碱液脱蛋白后得到粗制虾甲壳素，同样称取3份1.500g分别放入3个聚四氟乙烯烧杯中，加入100ml浓度为50％的氢氧化钠溶液，封闭反应容器，采用功率380w分别用15min、20min、25min的时间来进行加热。洗涤后烘干，测定脱乙酰度和粘度。得到以下数据，如表5所示：

表5微波加热不同时间得到虾壳聚糖的脱乙酰度、回收率

对比表5和表4可以看出，采用相同方法来进行脱乙酰，虾壳聚糖比蝇蛆壳聚糖的脱乙酰效果要差很多，当蝇蛆壳聚糖的脱乙酰度达到95％左右时，虾壳聚糖还不到75％，相差很大；在回收率上，由于有大量乙酰基团没有脱掉所致，虾壳聚糖比蝇蛆壳聚糖回收率要高。

氢氧化钠浓度对脱乙酰度的影响

称取1.50g粗制蝇蛆甲壳素放入聚四氟乙烯烧杯，加入100ml浓度为40％的氢氧化钠溶液，封闭反应容器，380w微波加热25min。洗涤后烘干测定脱乙酰度和粘度。得到以下数据，如表7所示：

表7氢氧化钠浓度40％微波法制备蝇蛆壳聚糖的脱乙酰度、粘度、回收率

对比表7和表4可以看出，在微波加热功率同为380w、时间同为25min，当氢氧化钠浓度由50％降低到40％，脱乙酰度就由97.1％降到了82.1％，粘度则有所提高。

实验例 微波加热法与普通加热法对蝇蛆甲壳素脱乙酰的影响

称取2份1.50g粗制蝇蛆甲壳素分别放入烧杯，加入100ml浓度为50％的氢氧化钠溶液，置于电炉上直接加热，功率调至1800w，并不断加以搅拌以防受热不均而使浓碱液飞溅。洗涤后烘干，测定脱乙酰度和粘度。得到以下数据，如表6所示：

表6电炉直接加热制备蝇蛆壳聚糖的脱乙酰度、粘度、回收率

对比表6和表4，可以看出普通加热方法所制备的壳聚糖，其脱乙酰度比加热时间和加热功率都要小得多的微波加热法还要低得多，微波法在380w加热25min时脱乙酰度已达97.1％，而普通加热法功率增大到1800w、时间延长到45min时脱乙酰度才68.7％。也正是由于脱乙酰程度低，分子的降解程度没那么严重，导致粘度和回收率都比较高，但和微波法所得到的139.2mPa.s一样，378.2mPa.s还是属于中粘度范围(50-499mPa.s)，并不足以提高一个级别。

Claims (9)

1.一种蝇蛆壳聚糖制备新方法，包括以下步骤：

1)卤蝇蛆预处理：去除杂质，保留蝇蛆壳，烘干至恒重；

2)蝇蛆壳用盐酸溶液搅拌浸泡、洗涤；

3)将洗涤后的蝇蛆壳用氢氧化钠溶液浸泡，去除杂质；

4)将步骤3)得到的蝇蛆壳用高锰酸钾、草酸进行脱色，得到粗制蝇蛆甲壳素；

5)粗制蝇蛆甲壳素用微波加热法脱去乙酰基，得到壳聚糖。

2.根据权利要求1所述的一种蝇蛆壳聚糖制备新方法，其特征在于，所述步骤5)具体为：粗制蝇蛆甲壳素用氢氧化钠溶液浸润，然后微波处理，冷却，用清水洗涤，最后烘干至恒重，得到壳聚糖。

3.根据权利要求1或2所述的一种蝇蛆壳聚糖制备新方法，其特征在于，所述步骤5)具体为：粗制蝇蛆甲壳素用氢氧化钠溶液浸润，然后微波处理，微波处理功率为240W-700W，微波处理时间为15-25分钟，冷却，用清水洗涤，最后烘干至恒重，得到壳聚糖。

4.根据权利要求1或2所述的一种蝇蛆壳聚糖制备新方法，其特征在于，所述步骤5)具体为：粗制蝇蛆甲壳素用氢氧化钠溶液浸润，然后微波处理，微波处理功率为380W，微波处理时间为20分钟，冷却，用清水洗涤，最后烘干至恒重，得到壳聚糖。

5.根据权利要求4所述的一种蝇蛆壳聚糖制备新方法，其特征在于，所述粗制蝇蛆甲壳素用氢氧化钠溶液浸润，并在封闭空间内用微波处理。

6.根据权利要求5所述的一种蝇蛆壳聚糖制备新方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的浓度为50％。

7.根据权利要求1所述的一种蝇蛆壳聚糖制备新方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：蝇蛆壳用质量分数为3％的盐酸溶液搅拌、浸泡10小时，用水洗涤，然后换用质量分数为3％的盐酸溶液重复一次，洗涤。

8.根据权利要求1所述的一种蝇蛆壳聚糖制备新方法，其特征在于，所述步骤3)具体为：经步骤2)洗涤的蝇蛆壳用质量分数为5％的氢氧化钠溶液搅拌浸泡15小时，去除内脏类废物。

9.根据权利要求1所述的一种蝇蛆壳聚糖制备新方法，其特征在于，所述步骤4)具体为：将步骤3)得到的蝇蛆壳浸泡在质量分数为2％的高锰酸钾溶液中，置于暗处搅拌反应4小时，洗涤后，用质量分数为2％的草酸溶液搅拌浸泡1小时，洗涤后换一次草酸浸泡3小时，蝇蛆壳由黑褐色变为白色，烘干，得到粗制蝇蛆甲壳素。