殼聚糖的制備

1、殼聚糖的制備甲殼素是許多甲殼類動物 (如蝦、蟹)及昆蟲等外殼的胺糖通過2(1 ,4)苷鍵聯(lián)結的直鏈狀多糖1 .甲殼重要組成成分 ,同時也存在于菌類的細胞壁中，還可來源于有機酸類，抗生素與酶釀造副產物。甲殼素是一種十分豐富的天然資源 ，在自然界蘊藏量僅次于纖維素。它不溶于水和酸性介質，甲殼素脫乙酰后形成殼聚糖（CTS）。其溶解性較甲殼素大。它是生物合成的天然高分子,又可生 物降 解, 安全 無毒, 有良好的生物相容性且化學 性質穩(wěn)定, 具有許多獨特的優(yōu)點 。殼聚糖廣泛 應用 于紡織、印 染、皮革、涂料、卷煙、塑料、化 妝品食品醫(yī)藥保健彩色膠卷造紙、生物工 程、農業(yè)植 保、污 水處理等。殼聚糖的脫

2、乙酰度是一項極為重要的技術指標之一殼聚糖的脫乙酰度的高低,直接關系到它在稀酸中的溶解能力、粘度離子交換能力、絮凝性能和與氨基有關的化學反應能力,以及許多方 面的應用。殼聚糖的英 文名: chitosan, 化學名: ( 1, 4) - 二氨基 - 2- 脫氧 - B - D- 葡聚糖, 其它中英文名尚有 Deacetylated ch itin、F lonac N、甲殼胺、可溶性甲殼質、脫乙酰甲殼素、脫乙酰幾丁質聚氨基葡糖可溶性甲殼素、粘性甲殼素等。殼聚糖的脫乙酰度( DegreeofDeacetylation, 縮 寫為D1 D1 )可定義為 殼聚糖分子中 脫除乙?；奶菤埢鶖嫡細ぞ厶欠肿又?/p>

3、總的糖殘基數的百數。脫乙酰度的測定方法很多,如堿量法 (包括酸堿滴定法、電位滴定法、氫溴酸鹽法等 )、紅外光譜法 、折光指數法、膠體滴定法、熱 分析 法、氣 相 色譜法、元素分析法、紫外光譜一 階導數 、苦 味酸分光光度法等。常用的有酸堿滴定法、紅外光譜法、紫外光譜法、電位滴定法等 。一、殼聚糖的制備將蝦殼去腿去雜質后 , 流水沖洗 ,洗凈殘余的蝦肉 ,于 60烘箱中烘干，用研缽磨碎.稱取 10 g蝦殼 3份 ,于 100 mL 5 % HCl中浸泡 4h至無氣泡冒出 ,再補加 50 mL 5 %HCl ,浸泡 2h ,除去蝦殼中的鈣質和無機鹽 ,抽濾用去離子水洗至中性 ,加 100 mL 1

4、0 % NaOH于50水浴中加熱 2h ,除去蛋白 ,過濾 ,用去離子水80水浴中反應 4 h ,水洗至中性 ,抽濾 ,烘干后得白色粉末狀甲殼素分別為2.08,2.00,2,12g，平均產率為20.6%。二、殼聚糖制備工藝的設計甲殼素堿液質量和體積比一般選取 m甲殼素(g) NaOH (ml)為 120 ,堿液濃度在 30 %以下 ,脫乙酰反應進行得非常緩慢 ,溫度超過 120時 ,脫乙酰雖然進行得較快 , 但是因此會造成主鏈的大幅降解 ,故實驗中采用 30 %60 %的濃堿 ,控溫在 90120進行反應。即可的殼聚糖。三、殼聚糖的純化將所得粗品殼聚糖溶于 2 %HAc水溶液中 ,配成 1.

5、5 %2. 0 %的殼聚糖醋酸水溶液 ,濾去不溶雜質 ,攪拌下緩慢滴入 4 %NaOH溶液 ,調節(jié) pH值至 89 ,放各洗 2次 ,真空干燥 ,得殼聚糖純品。四、脫乙酰的測定1.堿量法甲殼質脫乙?；笊傻募讱に刂械陌坊视坞x態(tài),屬伯胺 ,具有陽離子性質 ,可與酸定量反應生成鹽 ,且胺基特別穩(wěn)定 ,即使在 50 %氫氧化鈉溶液中，在 150也不會分解 ,基于上述特性來測定脫乙酰度。準確稱取 0. 2 g樣品置于 250 ml三角燒瓶中 ,加入 0. 2 mol/ L鹽酸標準溶液 25 ml ,攪拌 0. 51 h完全溶解 ,以甲基橙作指示劑 ,0. 2 mol/ L氫氧化鈉標準溶液滴定過量的

6、鹽酸至終點 ,另取 1份樣品于 105烘箱中至恒重 ,測定樣品含水量。這種方法簡單 ,但由于達到終點時 ,殼聚糖析出沉淀 ,使終點判定容易產生誤差 ,尤其在樣品摩爾質量較大情況下更是如此 ,從而導致實驗的重復性差。而且樣品受溶解度影響較大 ,有時需加熱才能使樣品完全溶解 ,這樣使鹽酸揮發(fā) ,測定結果受到影響。但這種方法不需大型儀器 ,操作簡便易行 ,經常操作 ,積累一定操作經驗 ,會改善重復性差的缺點。2. 電位滴定法準確稱取 0. 2 g殼聚糖 ,溶于 25 ml 0. 2 mol/ L氫氧化鈉標準溶液回滴過量鹽酸 ,作 pH - V NaOH曲線 ,用三切線法確定終點 ,按堿量法的公式計算

7、脫乙酰度。此方法操作簡單 ,分析速度較快 ,終點判斷清楚 ,精確度較高 ,對具有較高脫乙酰度的樣品來說 ,應是一個較為可供選擇的方法。 3. 紫外光譜法其作用的原理是選擇合適的染料使之與殼聚糖作用 ,在一定波長下測定吸光度 ,根據吸光度與濃度的關系 ,經簡單的數學處理得到一標準曲線 ,利用這一標準曲線 ,可以測定與此殼聚糖具有同一脫乙酰度的未知殼聚糖的含量。人們對染料的變色作用早在 19世紀就有了認識。B. D.Gummow和 G. A. F. Roberts報道了陰離子染料酸性紅 88與殼聚糖的作用。酸性紅 88這種帶負電荷的染料與殼聚糖大分子上質子化的氨基以 11的化學計量形成絡和物 ,此

8、時酸性紅 88的最大吸收波長為 505 nm ,吸光度達到最低點 ,可以定量利用這一變色作用。本文用酸性紅 143 ,與已知含量殼聚糖作用 ,測定未知含量殼聚糖。(1)殼聚糖標準溶液的配制 : 準確稱取 0. 1504 g日本產殼聚糖 ,溶于 100 ml 0. 1 mol/ L HCl ,準確稱取 5 ml ,10 ml ,15 ml ,20 ml ,25 ml此溶液 ,用0. 1 mol/ L的 HAC溶液定容至 250 ml。(2)染料標準溶液的配制 : 稱取酸性紅 0. 5 g143溶于 0. 1 mol/ L HAC溶液中 ,并稀釋至 1 000ml。(3)殼聚糖的測定 : 移取等份

9、染料溶液 2 ml于 50 ml容量瓶中 ,分別從各濃度的殼聚糖標準溶液中準確移取不同體積的標樣。用 0. 1 mol/ LHAC稀釋至 50 ml。以 2 ml染料 ,用 HAC定容為50 ml的溶液為空白 ,吸收波長為 530 nm ,于Perkin - Elmer紫外分光光度計測定吸光度 ,作吸光度對各濃度的殼聚糖標樣體積的曲線 ,分別得到兩條直線 ,直線交點處所對體積為質子化氨基與染料離子等量反應所需相應殼聚糖標樣的體積。(4)數據處理 :用已知不同量的殼聚糖為橫坐標 ,用圖 1中直線交叉點處所對應的殼聚糖溶液的體積的倒數為縱坐標作圖 (見圖 2)。五、分子質量的測定目前國內外研究降解

10、甲殼素的方法有很多，有酶降解法，化學降解法，物理降解法等。每種降解方法都有一定的局限性 ,化學降解法會對環(huán)境造成污染 ;酶的價格昂貴 ,不易得到 ,且具有選擇性；物理降解法雖然對環(huán)境沒有污染，但降解效率太低。H2O2有很強的氧化性 ,可以氧化甲殼素主鏈上的殼素氧化降解法制備低分子量的甲殼素。1.利用 H2 O2制備低分子量分布的殼聚糖將蝦皮用 HCl浸泡去除碳酸鈣鹽 ;再用稀堿除去蛋白質得甲殼素 ;然后濃堿在 50與其反應 ,并控制反應時間 ,分別制備出脫乙酰度為 85% , 93% , 99%的殼聚糖 ,最后用 H2 O2氧化不同脫乙?；瘹ぞ厶?,得到不同低分子量的殼聚糖。2低聚殼聚糖的制備

11、取樣品按 殼聚糖水= 130 (質量體積 )將其分散在水中。在 50下加熱 ,用滴液漏斗慢慢滴加一定體積、濃度為 30%的H2 O2 ,并不斷攪拌 ,在 30 m in內滴加完畢。反應 6 h后 ,抽濾得固相產品 ,水洗 ,烘干稱重。用粘度法測定相對分子量。2. 殼聚糖粘度與分子量的關系低粘度樣品在滴定過程中呈澄清溶液狀態(tài) ,測定值偏差較小 ;而粘度較高的樣品 ,在滴定過程中易出現凝集現象 ,使測定結果偏差較大。所以在測定粘度較高的樣品時 ,樣品量不宜太大 ,在 0. 3 g左右即可 ,而且用少量蒸餾水稀釋。以 85%脫乙酰度未降解 CTS為例 ,配制不同濃度的 85%脫乙酰度的CTS,用烏氏粘度計測定其粘度 ,結果見圖 1。1 測定方法準確稱取 105e 烘干至恒重的樣品 01 3 01 5 g殼聚糖樣品, 置于 250 m l 三 角 瓶 中, 加 入 01 1 m ol/L 鹽 酸 標 準 溶 液30 m ,l 在 20e 25e 攪拌至溶解 完全 ( 若粘 度太大可 加適量加蒸餾水稀釋 ), 加入 2 3 滴混合 指示劑 ( 1% )甲 基橙+( 1% )苯胺藍 ( 1B2 ), 用 01 1