CN110229250A - 一种利用酸碱“三脱法”提取甲壳素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用酸碱“三脱法”提取甲壳素的方法，该方法包括将原料虾壳、蟹壳用水洗净后，用0.8‑1.2mol/L的HCI在室温下浸渍22‑25小时获得浸渍混合物；将所述浸渍混合物进行过滤获得沉淀物，将所述沉淀物水洗后在浓度为3％‑4％的NaOH中沸煮4‑6小时，即得粗品甲壳素。该方法是利用酸脱除虾蟹壳中的碳酸钙等矿物质，用碱煮脱除蛋白质和脂质，最后用高锰酸钾溶液或过氧化氢溶液脱色获得甲壳素。本申请提供的方法不仅减少了酸碱的用量，且得到的甲壳素中的灰分含量很低，分子质量也比较大。同时具有操作简单、方便等优点，且加工过程中会产生的废液，用来加工壳寡糖氨基酸生物肥的原料。

Description

一种利用酸碱“三脱法”提取甲壳素的方法
技术领域
本发明涉及甲壳素生产技术领域，特别是涉及一种利用酸碱“三脱法”提取甲壳素的方法。
背景技术
甲壳质(C8H13O5N)n，又称甲壳素、几丁质，英文名Chitin。1811年法国学者布拉克诺(Braconno)发现，1823年由欧吉尔(Odier)从甲壳动物外壳中提取。甲壳素应用范围很广泛，在工业上可做布料、衣物、染料、纸张和水处理等。在农业上可做杀虫剂、植物抗病毒剂。渔业上做养鱼饲料。化妆品美容剂、毛发保护、保湿剂等。医疗用品上可做隐形眼镜、人工皮肤、缝合线、人工透析膜和人工血管等。节肢动物主要是甲壳纲，如虾、蟹等，含甲壳素高达58%-5%。
而现有技术中提取甲壳素的方法存在反应时间长、酸碱需求量大，得到的甲壳素产品中灰分含量大。
发明内容
本发明提供了一种利用酸碱“三脱法”提取甲壳素的方法。
本发明提供了如下方案：
一种利用酸碱“三脱法”提取甲壳素的方法，包括：
将原料虾壳、蟹壳用水洗净后，用0.8-1.2mol/L的HCI在室温下浸渍22-25小时获得浸渍混合物，使甲壳中所含的碳酸钙转化为氯化钙；
将所述浸渍混合物进行过滤获得沉淀物，将所述沉淀物水洗后在浓度为3％-4％的NaOH中沸煮4-6小时，除去其中的蛋白质，即得粗品甲壳素；
将所述粗品甲壳素在浓度为0.3-0.6％的高锰酸钾或过氧化氢中搅拌浸渍0.8-1.2小时，水洗后在60～70℃的温度下于浓度为0.8-1.2％的草酸中搅拌30～40分钟予以脱色，再经水洗和干燥工序，即可得到白色纯甲壳素成品。
优选地：将所述纯甲壳素成品浸渍于浓度为48-53％的NaOH溶液中，在135-145℃的温度下加热0.8-1.2小时，得到的白色沉淀物，经水洗干燥后即为壳聚糖成品。
优选地：将所述纯甲壳素成品浸渍于浓度为50％的NaOH溶液中，在140℃的温度下加热1小时，得到的白色沉淀物，经水洗干燥后即为壳聚糖成品。
优选地：将原料虾壳、蟹壳用水洗净后，用1mol/L的HCI在室温下浸渍24小时获得浸渍混合物，使甲壳中所含的碳酸钙转化为氯化钙。
优选地：将所述浸渍混合物进行过滤获得沉淀物，将所述沉淀物水洗后在浓度为3.5％的NaOH中沸煮5小时，除去其中的蛋白质，即得粗品甲壳素。
优选地：将所述粗品甲壳素在浓度为0.5％的高锰酸钾中搅拌浸渍1小时，水洗后在60～70℃的温度下于浓度为1％的草酸中搅拌30～40分钟予以脱色，再经水洗和干燥工序，即可得到白色纯甲壳素成品。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
通过本发明，可以实现一种利用酸碱“三脱法”提取甲壳素的方法，在一种实现方式下，该方法可以包括将原料虾壳、蟹壳用水洗净后，用0.8-1.2mol/L的HCI在室温下浸渍22-25小时获得浸渍混合物，使甲壳中所含的碳酸钙转化为氯化钙；将所述浸渍混合物进行过滤获得沉淀物，将所述沉淀物水洗后在浓度为3％-4％的NaOH中沸煮4-6小时，除去其中的蛋白质，即得粗品甲壳素；将所述粗品甲壳素在浓度为0.3-0.6％的高锰酸钾或过氧化氢中搅拌浸渍0.8-1.2小时，水洗后在60～70℃的温度下于浓度为0.8-1.2％的草酸中搅拌30～40分钟予以脱色，再经水洗和干燥工序，即可得到白色纯甲壳素成品。该方法是利用酸脱除虾蟹壳中的碳酸钙等矿物质，用碱煮脱除蛋白质和脂质，最后用高锰酸钾溶液或过氧化氢溶液脱色获得甲壳素。本申请提
供的方法不仅减少了酸碱的用量，且得到的甲壳素中的灰分含量很低，分子质量也比较大。同时具有操作简单、方便等优点，且加工过程中会产生的废液，用来加工壳寡糖氨基酸生物肥的原料。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
本发明实施例提供了一种利用酸碱“三脱法”提取甲壳素的方法，该方法包括将原料虾壳、蟹壳用水洗净后，用0.8-1.2mol/L的HCI在室温下浸渍22-25小时获得浸渍混合物，使甲壳中所含的碳酸钙转化为氯化钙；进一步的，将原料虾壳、蟹壳用水洗净后，用1mol/L的HCI在室温下浸渍24小时获得浸渍混合物，使甲壳中所含的碳酸钙转化为氯化钙。
将所述浸渍混合物进行过滤获得沉淀物，将所述沉淀物水洗后在浓度为3％-4％的NaOH中沸煮4-6小时，除去其中的蛋白质，即得粗品甲壳素；进一步的，将所述浸渍混合物进行过滤获得沉淀物，将所述沉淀物水洗后在浓度为3.5％的NaOH中沸煮5小时，除去其中的蛋白质，即得粗品甲壳素。
将所述粗品甲壳素在浓度为0.3-0.6％的高锰酸钾或过氧化氢中搅拌浸渍0.8-1.2小时，水洗后在60～70℃的温度下于浓度为0.8-1.2％的草酸中搅拌30～40分钟予以脱色，再经水洗和干燥工序，即可得到白色纯甲壳素成品。进一步的，将所述粗品甲壳素在浓度为0.5％的高锰酸钾中搅拌浸渍1小时，水洗后在60～70℃的温度下于浓度为1％的草酸中搅拌30～40分钟予以脱色，再经水洗和干燥工序，即可得到白色纯甲壳素成品。
进一步的，将所述纯甲壳素成品浸渍于浓度为48-53％的NaOH溶液中，在135-145℃的温度下加热0.8-1.2小时，得到的白色沉淀物，经水洗干燥后即为壳聚糖成品。再进一步的，将所述纯甲壳素成品浸渍于浓度为50％的NaOH溶液中，在140℃的温度下加热1小时，得到的白色沉淀物，经水洗干燥后即为壳聚糖成品。
虾蟹壳主要成分为丰富的蛋白质、甲壳素和壳聚糖、虾青素、不饱和脂肪酸以及必需氨基酸。本申请提供的酸碱法是利用虾壳和虾头提取制备甲壳素和壳聚糖方法。该方法先通过盐酸浸泡虾壳和虾头脱去碳酸盐，再通过NaOH溶液进行碱煮脱去蛋白质和脂类物质，然后再洗涤至中性，使用KMnO4溶液或者H2O2溶液脱色，最后干燥得到甲壳素。甲壳素再通过浓碱液法脱去乙酰基，就可以得到不同脱乙酰度的壳聚糖。优缺点：操作简单、方便，且加工过程中会产生的废液，用来加工壳寡糖氨基酸生物肥的原料。
提取甲壳素废液中的碳酸钙、蛋白质及色素等物质作为废弃物用来加工壳寡糖氨基酸生物肥的原料。
甲壳素是长链型高分子化合物，其链的规整性大并具有刚性，形成分子间很强的氢键，通常在虾壳和蟹壳中主要有三种物质，包括以碳酸钙为主的无机盐、蛋白质和甲壳素，另外还含有痕量的虾红素或虾青素等色素。甲壳素在虾、蟹壳中的含量则视其品种不同一般在15％～25％。从虾、蟹壳中提取甲壳素的工艺过程主要由两部分组成，第一步用稀盐酸脱除碳酸钙；第二步用热稀碱脱除蛋白质，再经脱色处理便可得到甲壳素。第三步甲壳素再用热浓碱处理脱去乙酰基后，即得壳聚糖。
工艺流程；原料虾、蟹壳用水洗净后，用1mol/LHCI在室温下浸渍24h，使甲壳中所含的碳酸钙转化为氯化钙，溶解后除去，经过脱钙的甲壳，水洗后在3％～4％NaOH中煮沸4～6h，除去其中的蛋白质，即得粗品甲壳素。将甲壳素在0.5％高锰酸钾中搅拌浸渍1h，水洗后在60～70℃的温度下于1％的草酸中搅拌30～40min予以脱色，再经充分水洗和干燥，即可得到白色纯甲壳素成品。 用上述方法制得的粗品甲壳素，在140℃的温度下，用50％NaOH加热1h，得到的白色沉淀物，经水洗干燥后即为壳聚糖成品。
该方法是利用酸脱除虾蟹壳中的碳酸钙等矿物质， 用碱煮脱除蛋白质和脂质，最后用高锰酸钾溶液或过氧化氢溶液脱色获得甲壳素。先后以纯1.5% HCl溶液和纯8%的NaOH溶液处理虾的蟹壳，提取甲壳素得率16%。 采用酸碱交替法提取甲壳素，得率为18.56%。酸碱法脱蛋白质和脱矿物质的动力学过程，优化了提取方法：用 0.25 mol/L HCl溶液处理15min，1 mol/L的NaOH溶液70 ℃处理24 h，甲壳素中钙的含量低于0.01%，乙酰 化度95%。本申请提供的方法不仅减少了酸碱的用量，且得到的甲壳素中的灰分含量很低，分子质量也比较大。
控制生产工艺重点主要在于脱除乙酰基的最佳工艺条件,即碱液浓度、反应温度和反应时间。提高碱液浓度、反应温度和反应时间均可提高脱乙酰度,但同时伴随着主链的降解而影响壳聚糖的黏度和相对分子质量。三个影响生产工艺因素；对其影响最大的因素是反应时间,其次是碱溶液的浓度,最后是反应温度。即最佳工艺条件为：反应温度60℃,反应时间10 h,碱浓度45%。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种利用酸碱“三脱法”提取甲壳素的方法，其特征在于，所述方法包括：
将原料虾壳、蟹壳用水洗净后，用0.8-1.2mol/L的HCI在室温下浸渍22-25小时获得浸渍混合物，使甲壳中所含的碳酸钙转化为氯化钙；
将所述浸渍混合物进行过滤获得沉淀物，将所述沉淀物水洗后在浓度为3％-4％的NaOH中沸煮4-6小时，除去其中的蛋白质，即得粗品甲壳素；
将所述粗品甲壳素在浓度为0.3-0.6％的高锰酸钾或过氧化氢中搅拌浸渍0.8-1.2小时，水洗后在60～70℃的温度下于浓度为0.8-1.2％的草酸中搅拌30～40分钟予以脱色，再经水洗和干燥工序，即可得到白色纯甲壳素成品。
2.根据权利要求1所述的利用酸碱“三脱法”提取甲壳素的方法，其特征在于，将所述纯甲壳素成品浸渍于浓度为48-53％的NaOH溶液中，在135-145℃的温度下加热0.8-1.2小时，得到的白色沉淀物，经水洗干燥后即为壳聚糖成品。
3.根据权利要求2所述的利用酸碱“三脱法”提取甲壳素的方法，其特征在于，将所述纯甲壳素成品浸渍于浓度为50％的NaOH溶液中，在140℃的温度下加热1小时，得到的白色沉淀物，经水洗干燥后即为壳聚糖成品。
4.根据权利要求1所述的利用酸碱“三脱法”提取甲壳素的方法，其特征在于，将原料虾壳、蟹壳用水洗净后，用1mol/L的HCI在室温下浸渍24小时获得浸渍混合物，使甲壳中所含的碳酸钙转化为氯化钙。
5.根据权利要求1所述的利用酸碱“三脱法”提取甲壳素的方法，其特征在于，将所述浸渍混合物进行过滤获得沉淀物，将所述沉淀物水洗后在浓度为3.5％的NaOH中沸煮5小时，除去其中的蛋白质，即得粗品甲壳素。
6.根据权利要求1所述的利用酸碱“三脱法”提取甲壳素的方法，其特征在于，将所述粗品甲壳素在浓度为0.5％的高锰酸钾中搅拌浸渍1小时，水洗后在60～70℃的温度下于浓度为1％的草酸中搅拌30～40分钟予以脱色，再经水洗和干燥工序，即可得到白色纯甲壳素成品。
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