CN105111331A - 一种利用高沸醇-NaOH体系制备壳聚糖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物聚合物制备领域，主要涉及一种利用高沸醇-NaOH体系将甲壳素脱乙酰解聚制备壳聚糖的方法。该工艺包括以下步骤：取甲壳素，按比例加入高沸醇和氢氧化钠固体于反应容器中进行加热反应，从到达所需温度时开始计时，待反应达到设定时间时停止反应，取下反应装置。将所得溶液固液分离，得到的溶液进行回收利用，所得固体水洗至中性，干燥后即为壳聚糖。本发明以高沸醇-NaOH体系作为甲壳素脱乙酰制备壳聚糖的溶剂，实现高温常压脱乙酰，缩短反应所需的时间，同时溶剂能够进行回收利用，有利于降低生产成本，减少环境污染，为壳聚糖的生产利用提供新的方法。

Description

一种利用高沸醇-NaOH体系制备壳聚糖的方法

技术领域

本发明属于生物聚合物制备领域，主要涉及一种利用高沸醇-NaOH体系将甲壳素脱乙酰解聚制备壳聚糖的方法。

背景技术

甲壳素是一种氨基多糖，是自然界中仅次于纤维素的天然高分子，壳聚糖是甲壳素脱乙酰基后的产物，是现在唯一呈碱性的天然多糖。由于壳聚糖功能多样，被很多领域应用，被认为是继蛋白质、糖类、脂肪、无机盐和纤维素后的第六大生命要素。目前壳聚糖所应用的领域主要有功能材料、食品、环境保护、医药、轻纺、化学分析、日用化工、农林业、饲养业等。

目前，制备壳聚糖的方法主要有化学法、物理法和生物法。生物法主要是利用甲壳素脱乙酰酶水解甲壳素中的N-乙酰基。酶水解法具有反应专一性好、脱乙酰度高、反应条件温和、对环境友好的特点，但是生物法所用的生物酶成本较高，同时反应时间长，且酶的提取及提纯过程非常复杂。常用的物理法大致可以分为微波法、超声波法、辐射法。专利CN1900126提出了一种微波加热法制备壳聚糖，虽然能缩短脱乙酰的反应时间，但是微波加热过程中温度很难控制，且得到的是脱乙酰度和黏度不稳定的壳聚糖，不适合应用与工业生产中。利用超声波反应得到的壳聚糖黏度较高，操作过程简单，但是反应时间较长。相比生物法和物理法，工业生产中常用的是化学方法，专利CN1900126采用甲壳素和氢氧化钠容易进行沸水浴反应，虽然能够得到脱乙酰度和黏度比较高的甲壳素，但是制备效率低，耗用水量和碱量比较大，对环境污染严重。

本发明的目的就是解决上述常用壳聚糖制备方法存在的问题，提供一种生产壳聚糖的方法。该方法采用高沸醇-NaOH体系作为溶剂，在常压下实现高温脱乙酰的反应，提高甲壳素脱乙酰基的生产效率，降低壳聚糖的制备成本，为壳聚糖这种大宗性海洋多糖提供一种高效的制备途径。以高沸醇为溶剂的反应中能够保证甲壳素脱乙酰和壳聚糖解聚在同一个反应中同时进行，缩短了生产工艺，能够较好的提高生产效率，而且生产过程中的碱和高沸醇能够进行回收利用，由于高沸醇的饱和蒸汽压低，不容易挥发，因此回收率较高，在该生产体系中不需加入高浓度碱水，不会生产难处理废水，有利于减少环境污染。

发明内容

本发明的主要目的是以甲壳素为原料，以高沸醇-NaOH体系为溶剂，进行常压下高温反应，将甲壳素脱乙酰及解聚后制得壳聚糖。

本发明的主要步骤如下：

(1)取甲壳素1份，在甲壳素与高沸醇质量比为1∶20-1∶100范围内加入高沸醇，在甲壳素与氢氧化钠质量比为1∶4-1∶20范围内加入氢氧化钠，反应的温度范围为100-250℃，在选定的温度下使原料反应3-8h后取出反应后物质。

(2)将步骤(1)得到的溶液固液分离，液体进行回收利用，得到的固体物质水洗至中性，然后经冷冻干燥后即得到壳聚糖。

本项目的创新之处在于将高沸醇常压高温液化解聚纤维素的方法应用与甲壳素脱乙酰制备壳聚糖的反应中，实现脱乙酰和解聚反应在同一个常压反应容器中，提高甲壳素脱乙酰的生产效率，有利于进一步降低壳聚糖的生产成本，为甲壳素这种大宗性海洋生物质资源提供一条高效环保的加工利用途径。

具体实施方式

实施例1

取甲壳素1份，加入20份甘油和8份氢氧化钠固体，加入反应装置里进行加热反应，当温度达到100℃时开始计时，反应3h时停止反应。将反应后的溶液利用离心机离心，所得的溶液进行回收利用，得到的固体部分用水洗至中性，最后得到的固体经过冷冻干燥后即为壳聚糖。

实施例2

取甲壳素1份，加入30份甘油和8份氢氧化钠固体，加入反应装置里进行加热反应，当温度达到120℃时开始计时，反应3h时停止反应。将反应后的溶液利用离心机离心，所得的溶液进行回收利用，得到的固体部分用水洗至中性，最后得到的固体经过冷冻干燥后即为壳聚糖。

实施例3

取甲壳素1份，加入40份甘油和12份氢氧化钠固体，加入反应装置里进行加热反应，当温度达到130℃时开始计时，反应4h时停止反应。将反应后的溶液利用离心机离心，所得的溶液进行回收利用，得到的固体部分用水洗至中性，最后得到的固体经过冷冻干燥后即为壳聚糖。

实施例4

取甲壳素1份，加入40份甘油和8份氢氧化钠固体，加入反应装置里进行加热反应，当温度达到200℃时开始计时，反应5h时停止反应。将反应后的溶液利用离心机离心，所得的溶液进行回收利用，得到的固体部分用水洗至中性，最后得到的固体经过冷冻干燥后即为壳聚糖。

实施例5

取甲壳素1份，加入20份正丁醇和8份氢氧化钠固体，加入反应装置里进行加热反应，当温度达到100℃时开始计时，反应3h时停止反应。将反应后的溶液利用离心机离心，所得的溶液进行回收利用，得到的固体部分用水洗至中性，最后得到的固体经过冷冻干燥后即为壳聚糖。

实施例6

取甲壳素1份，加入30份正丁醇和9份氢氧化钠固体，加入反应装置里进行加热反应，当温度达到140℃时开始计时，反应3h时停止反应。将反应后的溶液利用离心机离心，所得的溶液进行回收利用，得到的固体部分用水洗至中性，最后得到的固体经过冷冻干燥后即为壳聚糖。

实施例7

取甲壳素1份，加入40份正丁醇和12份氢氧化钠固体，加入反应装置里进行加热反应，当温度达到160℃时开始计时，反应5h时停止反应。将反应后的溶液利用离心机离心，所得的溶液进行回收利用，得到的固体部分用水洗至中性，最后得到的固体经过冷冻干燥后即为壳聚糖。

实施例8

取甲壳素1份，加入40份正丁醇和12份氢氧化钠固体，加入反应装置里进行加热反应，当温度达到200℃时开始计时，反应5h时停止反应。将反应后的溶液利用离心机离心，所得的溶液进行回收利用，得到的固体部分用水洗至中性，最后得到的固体经过冷冻干燥后即为壳聚糖。

实施例9

取甲壳素1份，加入20份乙二醇和8份氢氧化钠固体，加入反应装置里进行加热反应，当温度达到100℃时开始计时，反应3h时停止反应。将反应后的溶液利用离心机离心，所得的溶液进行回收利用，得到的固体部分用水洗至中性，最后得到的固体经过冷冻干燥后即为壳聚糖。

实施例10

取甲壳素1份，加入30份乙二醇和9份氢氧化钠固体，加入反应装置里进行加热反应，当温度达到150℃时开始计时，反应5h时停止反应。将反应后的溶液利用离心机离心，所得的溶液进行回收利用，得到的固体部分用水洗至中性，最后得到的固体经过冷冻干燥后即为壳聚糖。

实施例11

取甲壳素1份，加入40份乙二醇和12份氢氧化钠固体，加入反应装置里进行加热反应，当温度达到170℃时开始计时，反应4h时停止反应。将反应后的溶液利用离心机离心，所得的溶液进行回收利用，得到的固体部分用水洗至中性，最后得到的固体经过冷冻干燥后即为壳聚糖。

实施例12

取甲壳素1份，加入40份乙二醇和12份氢氧化钠固体，加入反应装置里进行加热反应，当温度达到250℃时开始计时，反应5h时停止反应。将反应后的溶液利用离心机离心，所得的溶液进行回收利用，得到的固体部分用水洗至中性，最后得到的固体经过冷冻干燥后即为壳聚糖。

Claims (3)

1.一种利用高沸醇-NaOH体系制备壳聚糖的方法，所述的方法包括以下步骤：

a取甲壳素1份，在甲壳素与高沸醇质量比为1∶20-1∶100范围内加入高沸醇，在甲壳素与氢氧化钠质量比为1∶4-1∶20范围内加入氢氧化钠，反应的温度范围为100-250℃，在选定的温度下使原料反应3-8h后取出反应后物质；

b将得到的溶液固液分离，液体进行回收利用，得到的固体物质水洗至中性，然后经冷冻干燥后即得到壳聚糖。

2.按权利要求1所述的一种利用高沸醇-NaOH体系制备壳聚糖的方法，其特征在于：所述甲壳素原料是指从虾壳、蟹壳、蚕蛹、蚝壳或黄粉虫中制备得到。

3.按权利要求1所述的一种利用高沸醇-NaOH体系制备壳聚糖的方法，其特征在于：所述高沸醇是指甘油、正丁醇、乙二醇、十四醇或月桂醇高沸点的醇类。