壳聚糖的提取来源及方法研究

2011年第04期(总第254期)吉林农业儿LINAGRICULTURALNO．04．2011(CumulativetyNO．254)壳聚糖的提取来源及方法研究索一婷，曲琪环，于娟娟(1．辽宁省大连市经济技术开发区检验检疫局 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 中心，辽宁大连116600；2．黑龙江省哈尔滨市香坊区东北农业大学动医学院，黑龙江哈尔滨150030；3．辽宁省大连市经济技术开发区检验检疫局，辽宁大连116600)摘要：壳聚糖可广泛应用于工业、食品、医药卫生、农业等领域，但由于传统工艺从虾、蟹壳中提取的壳聚糖产量和质量无法完全满足需求，文章仅结合大量文献从虾蟹壳、微生物、昆虫等三方面来源作一综述。关键词：壳聚糖；甲壳素；提取；制备；昆虫；微生物中图分类号：TQ314文献标识码：A文章编号：1674—0432(2011)一04—0343—2壳聚糖(chitosan，CTS)是甲壳素(chitin)经脱乙酰化处理后的产物，即脱乙酰基甲壳素，学名聚氨基葡萄糖，又名可溶性甲壳质，是甲壳素最基本、最重要的衍溶生物。壳聚糖由于具有无毒副作用、可经微生物降解、良好的生物可容性和成膜性等优良特性，在轻工业、食品、医药卫生、环保、生物工程、农业等诸多领域得到了应用，随着各国对壳聚糖认识的不断提高和应用研究的进一步加深，壳聚糖也受到越来越多的关注。甲壳素广泛存在于低等植物菌类、藻类的细胞，节肢动物虾、蟹、蝇蛆和昆虫的外壳、贝类、软体动物的外壳和软骨，高等植物的细胞壁等。地球上每年甲壳素的生物合成量为数十亿吨，其中海洋生物的生成量在lO亿吨以上，可以说是一种用之不竭的生物资源，是产量仅次于纤维素的天然高分子化合物。如何提取和制备品质优良的壳聚糖成为研究的首要问题。本文就壳聚糖的一些提取制备方法作一综述。1虾蟹甲壳提取自然界每年生物合成的甲壳素有数l0亿吨之多，其中虾壳中甲壳素的含量为20—25％，蟹壳中的含量为15—18％。目前甲壳素、壳聚糖的生产原料主要来自于虾蟹壳，将甲壳素脱去55％以上的乙醛基，就成为了壳聚糖。1．1高浓度碱在高温下脱乙酰得到壳聚糖工业上一般采用浓碱热解法，提取制备壳聚糖，工艺流程⋯如下：先将虾壳蟹壳清洗成净壳一4—6％的HCL溶液脱蛋白一粗甲壳质一0．5％的KMnO溶液、1h一漂白水洗一6O一7O℃的1％苯酸、30min一水洗干燥一脱乙酰基甲壳质一140℃的5％Na0H溶液、1h一白色的壳聚糖。但此法存在壳聚糖特性不稳定，对环境的污染严重，提取成本高等缺点。1．2甲壳素酶法脱乙酰制备壳聚糖甲壳素脱乙酰酶(chiti13deacetylase，CDA)可以水解脱掉甲壳素上的乙酰基。接合菌纲(Zugomycetes)的Mucorrouxii和半知菌纲(Deuter0mycetes)的Col1etotrichum1indemuthianum中均发现该酶的存在，并可以纯化应用。此法可以替代现有的浓碱热解法生产壳聚糖，不但可以解决出现的环境污染问题，还可以得到乙酰化均匀、分子量分布范围窄的高质量壳聚糖。但是，整体上从虾蟹壳中提取壳聚糖的方法仍存在着一些缺点。由于原料而受到地域和季节的限制；原料来源多样，品质参差，决定了产品品质的难以控制；虾蟹壳中还有大量的CaCO，这给提取带来了一定的困难，同时也增加了成本带来了大量的废水，对环境造成污染。2微生物提取目前从菌丝体中提取壳聚糖的研究较多，大致可以分为微波法、酸碱法和减法提取三种’。彭益强等采用电解法和碱提取法从培养的猴头菇、平菇、黑曲霉等几种真菌湿菌体中制取壳聚糖，比较几种真菌的产品提取率，黑曲霉的几丁质、壳聚糖提取率最高，分别为2O．8％、l2．1％。比较几种真菌的产品质量指标，黑曲霉最为理想。张涛等从日本根霉中提取壳聚糖，以酸碱法得到菌丝体干重为8．43g／L，壳聚糖为895mg／L，壳聚糖产率为10．58％，产品壳聚糖纯度高达9O．5％，但是目前使用菌丝体生物量较低，前期发酵成本也相对比较高⋯。王传芬以废菌丝体为原料生产壳聚糖，研究确定了最佳脱乙酰基条件：50％氢氧化钠处理2．5h，固液比1：15，温度l10℃，壳聚糖得率约为13％。所得壳聚糖产品性能指标优良，达到食品级壳聚糖的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 。可见，只有选育高产菌株，优化菌种培养条件，提高发酵生产量，才能有效地降低生产成本，进而推广大规模生产。利用微生物培养法生产甲壳素和壳聚糖可以大幅度减少环境污染，具有广泛的应用前景。3昆虫提取甲壳素在昆虫体内分布广泛，在昆虫的原 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 皮层中含量最为丰富，约为25—60％。不同的昆虫和不同的昆虫虫态甲壳素的含量不同。3．1臭蜣螂提取研究发现，臭蜣螂体中甲壳素含量高出目前甲壳素生产常规原料虾蟹壳数倍，且从其体中提取的甲壳素与壳聚糖的品质在残留灰分、粘度和色泽等方面优于虾蟹壳u。3．2蝇蛆提取蝇蛆属于再生资源，蝇蛆繁殖快产量大，据测算干蛆中含3O一54．8％甲壳素。因此，从蝇蛆中提取的一种极有前途的抗菌活性蛋白后，再进行甲壳素的提取，脱乙酰基经研究将纯度较高的甲壳素将经50％的NaOH溶液，在60—65℃的水浴锅中加热8h，并重复以上实验两次，可以得到较好质量的壳聚糖。3．4蚕蛹提取蚕蛹分离油脂和蛋白质后的蛹壳，主要成分为甲壳素。以蚕蛹为试验材料，先经石油醚脱脂，再用NaOH处理脱除脱脂蚕蛹蛋白质，用He1处理脱除蚕蛹无机盐，再经微波与浓碱液结合的方法脱除乙酰基制备壳聚糖“。蛹甲壳素得率高，而且蛹壳聚糖的粘度高、分子量大，比虾、蟹壳的壳聚糖具有更好的应用前景。西北农林大学的王敦等分别以蟋蟀“和金龟子为研究对象，成功提取获得能溶解于稀酸的壳聚糖。关于松毛虫等其他昆虫中提取壳聚糖的也有报道，昆虫具有种类多，生物量大，繁殖速度快，富含甲壳素资源等特点，因为具有良好的资源潜力和开发优势，昆虫壳聚糖的开发也无疑具有广阔的前景，也会对整个昆虫资源的产业化具有一定的推动作用。JILINAGRICULTURAL3434植物4．1桑白皮杨遁嘉等首次报道了一种从桑白皮中分离壳聚糖的简便方法。经碱醇液高温处理5h，壳聚糖收率为7．2％，具体工艺流程：桑白皮一干燥粉碎过4O目得桑自皮粉一1％Cit。cooH2n热提取三次一过滤得滤渣一碱一醇加热一过滤得滤渣一水洗至中性一2％HC1溶液，80℃浸提一过滤得滤液一调pH1O离心一湿壳聚糖一干燥得淡黄色壳聚糖粉末。得到的桑白皮壳聚糖分子量较小，因而脱乙酰度虽然仅为25％，却可溶于0．1NHC1，而蟹壳聚糖要脱乙酰度达70％以上才能溶于0．1NHC1。从桑自皮中发现壳聚糖和甲壳素，为其作为新型生物医用材料，发挥其特有作用，提供了新的理论依据。5结论壳聚糖的供不应求，造成了壳聚糖的旺销和价格的不断攀升。近些年来，随着对壳聚糖认识的不断深入，壳聚糖除了在传统的化妆品、保健品、食品工业得到应用并需求增加，在医药、化工、农业、畜牧业、纺织、环保等领域也发挥着巨大的作用。单纯依靠虾、蟹资源生产甲壳素资源。难以满足市场的需要，因此关于壳聚糖及其衍生物的提取制备的研究具有深远的意义。参考文献[1]陈玉铭，朱明生，姚敏杰，等．壳聚糖制备研究报告[J]．江苏食品与发酵，1991，(1)：卜8．[2]蔡俊，杜予民．生物法制备壳聚糖的研究进展．现代食品科技，2005，21(1)：163—166．[3]陈勉，邓长江，朱希强，郭学平．微生物来源壳聚糖提取工艺初探．食品与药品2006，8(12)：60—63．[4]蔡俊，杜予民．生物法制备的研究进展．现代食品科技，2l(1)：163—166．[5]彭益强，徐锦海，高超，李静丽，贺淹才．从几种真菌中提取几丁质和壳聚糖的研究，福建化工，2000．[6]黄惠莉，林文銮．黑曲霉菌体制备壳聚糖．化学研究与应用，2004，16(4)：575—579．[7]张涛，余蓉，李灵玲．从日本根霉中提取壳聚糖的初步研究．食品与发酵工业，2004，30(12)：66—70．[8]王传芬．从废茵丝体中提取壳聚糖的研究．中国酿遣，2009，10(1)：123-126．[9]管致和，尤子平，周尧，等．昆虫学通论[砌．北京：农业出版社，1981：427—441．[10]王东阳，李永峰，焦安英，王秀．壳聚糖的提取及应用技术．中国甜莱糖业，2008，2(1)：38-41．[11]王敦，胡景江，刘铭汤．从臭蜣螂中提取甲壳素一壳聚糖的研究．林业科学，2004，40(5)：180—185．[12]徐宁彤，曲琪环，周玉岩，刘纹芳．从蝇蛆壳中提取壳聚糖．饲料博览，2006，7(1)：32-34．[13]倪红，陈怀新，杨艳燕，等．桑蚕蛹甲壳素及壳聚糖的提取与制备工艺研究[J]．湖北大学学报(自然科学版)，1998，20(1)：94—96．[14]樊明祷．蚕蛹壳聚糖制备技术研究，西北农林科技大学，2009．[15]王敦，胡景江，刘铭汤．从蟋蟀中提取壳聚糖的研究，西北林学院学报，2003，18(3)：79—81．[16]王敦，胡景江，刘铭汤．从金龟子中提取壳聚糖的研究，西北林学院学报，2003，31(4)：127～130．[17]杨遁嘉，郑显明：桑白皮中壳聚糖的分离与鉴定，天然产物研究与开发，1999，11(5)：38—40．344JILINAGRICULTURAL