CN1167117A

CN1167117A - 一种以甲壳质为原料提取并制备生物制剂的方法及其应用

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Publication number: CN1167117A
Application number: CN97108700A
Authority: CN
Inventors: 张君曼; 王静婉; 张小伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1997-06-20
Publication date: 1997-12-10
Anticipated expiration: 2017-06-20
Also published as: CN1050133C

Abstract

本发明公开了一种以甲壳质为原料提取多种甲壳质素的方法，并把所提取的各种甲壳质素按比例配成多种生物制剂，使能够应用于食品、医药、烟草、造纸、纺织、化工等领域。本发明是把原料在多种无机溶液中浸泡、降解、分离，最终得到多种产品和副产品；本发明不使用有机溶剂、不需加压、原料不粉碎，具有方法简单、得到产品多、产品纯度高、生产成本低、无污染等优点。

Description

一种以甲壳质为原料提取并制备生物制剂的方法及其应用

本发明属于以甲壳质为原料提取甲壳质素方法的改进，涉及由其制备生物制剂的方法，以及在烟草、食品、医药、化工等行业的应用。

本发明所称甲壳质为提取甲壳质素的原料，主要为甲壳纲类的螃蟹壳、虾皮、龙虾皮等，也有用蛤、墨鱼的外壳、内骨架及结节动物的外骨壳为原料的报道，甲壳质内所含成份参见附图1；甲壳质素是指甲壳质内所含有机物成份；甲壳素亦称几丁质，是指乙酰化壳单醣多聚体；克聚醣亦称壳聚醣、聚克醣、几丁聚醣、几丁质素，是指脱乙酰基壳单醣多聚体；救多善为日本开发出的机能性食品，是由甲壳素与克聚醣按一定比例混合而成；维康素是对本发明制备的生物制剂的特定称呼，是将由甲壳质中提取的各种有机物按不同比例配制混合而成的系列产品。由于现各行业和报道中对上述物质的称呼不一致，故在此对本发明所涉及物质的名称进行定义。

在我国古代医书上就有“医食同源”之说，并在《食疗本草》中就有螃蟹壳具“主散诸热、治胃气、理筋脉、消食”的论述；在《本草崇原》中有“攻毒散风、消积、行瘀”功能的记载。1811年甲壳素由法国Bracomo从菇类中单离出来，命名为Funging；1823年Odier在昆虫外壳皮中也发现该物质，命名为几丁质；几丁聚醣是1859年由法国Rouget发现，1894年被命名。

近年来，许多发达国家对克聚醣的开发研究投入了大量的资金和人力，并认识到克聚醣是人体不可缺少的“第六生命要素”，引起了人们的共同关注。日本于1993年把克聚醣的提取工业化，并将其产品应用于医药、化工、环保、食品等行业，其开发的“救多善”已作为人体机能性保健食品投放市场。截止目前，人们对克聚醣的研究认识，除作为食品外还有以下功能。

医用功能有：强化免疫、提高机体的抵抗力，防癌、控制癌细胞的发生和发展，用于抗过敏和各种免疫缺陷性疾病的治疗；调节机体平衡、治疗神精衰弱症、消除疲劳；抗衰老、活化营养肌原纤维、延长寿命；消除体内代谢物，治疗各种代谢性疾病(如：尿毒症、糖尿病、高血脂等)；能够吸附体内外来有害物质(如农药、重金属、化学色素等)。少量克聚醣与甲壳素混合在工业上的应用：主要用于抗酸碱、耐磨、耐高低温、提高光洁度、增加柔韧性等方面，如塑料、橡胶、油漆、润滑油、纺织、皮革等。甲壳素与克聚醣单独或混合使用在环保方面有：水质过滤净化、消除污染、防止放射线的功能。

而人们对甲壳质素提取的研究，目前只有甲壳素和克聚醣的记载，所含的其他成份只知存在，未有提取的报道。中国专利93111716.X公开了一种甲壳素的制备方法，所提取的甲壳素属中间产物，仍未得到克聚醣，且工艺复杂、成本较高。中国专利96121759.6的申请介绍了一种克聚醣的制备方法，其工艺条件复杂、需加压、使用有机溶剂、须粉碎原料，从而得到的是单一的产品。

另外，在克聚醣提取中形成的硫酸盐和盐酸盐副产品，可能具有特殊的性能，目前已成为欧美、东南亚地区的抢手货，可以用于工农业、医药、食品、化妆、印染等行业。

本发明的目的是提供一种工艺条件简便的克聚醣提取方法，使之能够得到更多的原料中所含物质，并将得到的各种提取物制备成多种生物制剂加以应用。

本发明的技术方案如下，先将甲壳质原料冲洗干净，放入0.5-1％的NaOH溶液中浸泡4-5小时，捞出冲洗后再放入2-4％的盐酸溶液中浸泡18-24小时，捞出冲洗后再放入30-50％的NaOH溶液中浸泡18-24小时，再捞出经冲洗后放入2-8‰的高锰酸钾溶液中浸泡1-2小时，捞出后再放入1-3‰的NaHSO₃溶液中浸泡2-3小时之后，再捞出冲洗后放入40-70％的NaOH溶液中在45-70℃条件下浸泡18-24小时，捞出冲洗后得到甲壳素产品，若捞出直接放入70-85％的NaOH溶液中在140-170℃条件下浸泡5-7小时，捞出冲洗则得到克聚醣产品。

本发明的特征还在于，在上述30-50％的NaOH溶液经多次浸泡使用后，取出其下层溶液用稀硫酸调PH至5-6，则析出粘蛋白产品；剩余溶液通过电解得到多种游离氨基酸产品；再将剩余溶液冷冻干燥得到硫酸盐副产品。在上述2-4％的盐酸溶液经多次浸泡使用后，取出其下层溶液用NaHCO₃溶液调PH至8-9，自然沉降一小时分层，下层沉淀为无机物，取出中上层溶液以中速离心10分钟，下层沉淀为有机活性钙产品，上层液为粘多糖产品，中层液为盐酸盐副产品。

本发明的特征还在于，以本发明所提取出的各种甲壳质素按一定重量比混合能制备出多种生物制剂，并有其相应的用途。

配方1：86-90％的克聚醣与10-14％的有机活性钙混合，呈白色粉末、无味、溶于有机弱酸。可用于食品、饮料、保健品及牙膏的添加剂。

配方2：40-55％的克聚醣、15-25％的粘多糖、30-40％的柠檬酸混合，呈淡黄色粘稠液体，PH4-6。主要用于人体皮肤保护膜具有载体和基质作用，取代现用的外用药物基质和化妆品基质；还能喷于香烟嘴棒取代甘油酸脂，改善烟味、降低尼古丁的吸入，减弱烟草的成瘾性，增强呼吸、消化系统的免疫活性。

配方3：20-25％的克聚醣、15-20％的粘多糖，60-65％的粘蛋白混合，为白色粉末、无味、清凉。可以包裹在香烟嘴棒内，吸附尼古丁、降低焦油作用明显，口感好；还可以加入纸浆内提高纸的光洁度，具有防腐、防霉的作用；还能做为牙膏的添加剂，具有清除口腔异味、保护牙齿、抑制病菌生长的作用。

配方4：15-20％克聚醣、60-65％的有机活性钙、16-20％的粘蛋白混合，呈白色粉末。包裹在香烟嘴棒内，具有吸附尼古丁、降低焦油的作用，口感清爽，对咽部无刺激。

配方5：80-85％的克聚醣、10-16％的有机活性钙、4-10％的氨基酸混合，呈白色粉末。用于医药具有消除疲劳、有助生长、提高免疫力的作用；也可用于机能性食品的添加剂。

配方6：40-45％的克聚醣、30-35％的氨基酸、20-30％有机活性钙混合，呈白色粉末。用于医药具有促进骨折愈合，防治骨质增生、骨质疏松的功能。

配方7：80-97％的甲壳素与3-20％的粘蛋白混合，呈白色粉末。用于纺织品能提高纤维的拉力；在润滑油、油漆、橡胶中可防止老化、防裂，具抗酸碱、耐磨的作用；并可在一次性餐具、塑料膜的制作中少量加入，使其便于分解，利于环保。

从上述方案中可以看出，本发明的甲壳质素提取方法，不使用有机溶剂、不需加压、原料不用粉碎、简单易行，而且能得到多种甲壳质素产品和副产品，从而使生产成本大大降低，并且克聚醣的纯度可达99.2％，收率达12％，整个提取过程无环境污染问题；把所提取的各种甲壳质素按比例配成的多种生物制剂，能够在食品、医药、烟草、造纸、纺织、化工等领域应用。

附图1为甲壳质中所含成份示意图；附图2为本发明以甲壳质为原料提取各种甲壳质素产品及副产品的流程示意图，图中虚线框为最终产品；附图3为本发明所制备的几种生物制剂在香烟嘴棒上使用后，其香烟烟气中焦油含量与生物制剂加入量的曲线示意图。附图3中维康素II、III、IV对应于本发明中配方2、3、4；从图中可以看出，每支烟中加入1毫克的维康素就使焦油含量明显降低，当达到4毫克时降低焦油能力趋近极限，所以每支烟的维康素加入量在2-4毫克范围，维康素在香烟嘴棒上加入方法是，液体制剂可直接喷在嘴棒上，或是替代甘油酸脂在制嘴棒时加入；粉末制剂则可均匀包裹在嘴棒中，或是置于嘴棒中设置的吸附夹层中。另外经检测得知，把维康素加在香烟嘴棒上，还能降低烟气中烟碱和总粒相物的含量。

以下详细说明本发明技术方案具体实施中的一些问题。

取1公斤冲洗干净的甲壳质原料(后简称壳料)，浸泡在0.5-1％的NaOH溶液中有气泡产生，是脱去壳料表面的毒素和杂质，在4-5小时无气泡产生时取出用水冲洗；再投入2-4％的HCL溶液中有气泡产生，常温下浸泡18-24小时无气泡产生后取出，表明乙酸脂、有机钙、粘多糖、无机物等完全溶解在酸液中，冲洗后再放入30-50％的NaOH溶液中18-24小时，降解蛋白质、溶解粘蛋白，当壳料变薄半透明时取出，此时壳料的成份为乙酰化壳多糖；经冲洗后置入2-8‰的高锰酸钾溶液中浸泡1-2小时，使壳料呈棕黑色时取出，再放入1-3‰的NaHSO₃溶液中浸泡2-3小时，使多糖转化为单糖，壳料完全变白后取出并冲洗；再置入40-70％的NaOH溶液中在45-70℃条件下浸泡18-24小时，壳料用手撕有撕纸的感觉，即聚合反应完毕，取出壳料冲洗干净经干燥粉碎后，成为甲壳素产品；若将壳料取出后再放入70-85％的NaOH溶液中，在140-170℃条件下浸泡5-7小时，取出冲洗干净经干燥粉碎后，成为克聚醣产品。克聚醣纯度的析测方法是，使用10％的柠檬酸(或使用冰醋酸、乳酸等)溶液浸泡，克聚醣在30分钟内能够完全溶解，不溶解物为甲壳素。按上述要求提取的克聚醣纯度为99.2％，收率为12％。

在上述步骤中，所使用的各种浸泡液的浓度与浸泡时间成反比，就是说对各溶液的浓度要求并不严格，浓度低则浸泡时间长，浓度高则浸泡时间短；对温度的要求也是如此；并且对各溶液试剂的选择也不严格要求，一些试剂可以采用其他试剂代替，如用草酸代替NaHSO₃。而这些都应属本发明的保护范围内。

在前述粘蛋白的提取中，粘蛋白析出后，取出干燥脱水即为粘蛋白产品；其收率可达2％；剩余溶液调至氨基酸的等电点，通过电解得到多种游离氨基酸，经干燥脱水后即为产品，其收率可达2％；再将剩余溶液干燥脱水后得到晶体硫酸盐副产品。在前述粘多糖的提取中，中速离心为1600-2000转/分，离心后得到的三种产品均需干燥脱水，其中粘多糖收率可达3％，有机活性钙收率为40％。

本发明所制备的各种生物制剂，发明人称为维康素，其维康素I、II、III、...对应于上述的配方1、2、3、...。发明人已将所制备维康素系列产品在一些行业中进行了试用，收到了明显的效果。

Claims

1.一种以甲壳质为原料提取甲壳质素的方法，其特征在于，先将原料冲洗干净，放入0.5-1％的NaOH溶液中浸泡4-5小时，捞出冲洗后再放入2-4％的盐酸溶液中浸泡18-24小时，捞出冲洗后再放入30-50％的NaOH溶液中浸泡18-24小时，再捞出经冲洗后放入2-8‰的高锰酸钾溶液中浸泡1-2小时，捞出后再放入1-3‰的NaHSO₃溶液中浸泡2-3小时，再捞出冲洗后放入40-70％的NaOH溶液中在45-70℃条件下浸泡18-24小时，捞出冲洗后得到甲壳素产品，若捞出直接放入70-85％的NaOH溶液中，在140-170℃条件下浸泡5-7小时，再捞出冲洗则得到克聚醣产品。

2.根据权利要求1所述的提取甲壳质素的方法，其特征在于，在所述30-50％的NaOH溶液经多次浸泡使用后，取出其下层溶液调PH至5-6，则析出粘蛋白产品；剩余溶液通过电解得到多种游离氨基酸产品；再将剩余溶液脱水干燥得到硫酸盐副产品。

3.根据权利要求1所述的提取甲壳质素的方法，其特征在于，在所述2-4％的盐酸溶液经多次浸泡使用后，取出其下层溶液用NaHCO₃溶液调PH至8-9，自然沉降1小时出现分层，取出中上层溶液以中速离心10分钟，下层沉淀为有机活性钙产品，上层液为粘多糖产品，中层为盐酸盐产品。

4.根据权利要求1、2、3所述方法提取的甲壳质素为原料，按重量比制备生物制剂的方法及其用途，其特征在于：

4.1 86-90％的克聚醣与10-14％的有机活性钙混合，呈白色粉末、无味、溶于有机弱酸；用于食品、饮料、保健品及牙膏的添加剂；

4.2 40-55％的克聚醣、15-25％的粘多糖、30-40％的柠檬酸混合，呈淡黄色粘稠液体，PH4-6；用于人体皮肤保护膜的载体和基质；还能喷施于香烟嘴棒中，降低焦油含量；

4.3 20-25％的克聚醣、15-20％的粘多糖、60-65％的粘蛋白混合，为白色粉末、无味、清凉；可包裹在香烟嘴棒内；还可加入纸浆内；还能做为牙膏添加剂；

4.4 15-20％的克聚醣、60-65％的有机活性钙、16-20％的粘蛋白混合，呈白色粉末；包裹在香烟咀棒内，降低焦油含量；

4.5 80-85％的克聚醣、10-16％的有机活性钙、4-10％的氨基酸混合，呈白色粉末；可用于医药，也可做机能性食品添加剂；

4.6 40-45％的克聚醣、30-35％的氨基酸、20-30％的有机活性钙混合，呈白色粉末，用于医药，能防治骨折愈合、骨质增生及骨质疏松；

4.7 80-97％的甲壳素与3-20％的粘蛋白混合，呈白色粉末；用于纺织品能提高纤维拉力；还可在润滑油、油漆、橡胶、一次性餐具及塑料膜的制作中少量加入。