專利名稱：一種從馬尾松毛蟲幼蟲中制備甲殼素和殼聚糖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物資源加工領(lǐng)域，具體涉及一種從馬尾松毛蟲幼蟲中制 備甲殼素和殼聚糖的方法。
背景技術(shù)：
甲殼素，又名甲殼質(zhì)，幾丁質(zhì)等。殼聚糖是甲殼素脫去部分乙?；?的產(chǎn)物。甲殼素和殼聚糖是天然無毒的高分子多糖類物質(zhì)，在醫(yī)藥、化工、 生物、農(nóng)業(yè)、紡織、印染、造紙、環(huán)保等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。國內(nèi)
外巿場(chǎng)經(jīng)常出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象。目前我國殼聚糖的年產(chǎn)量?jī)H約200噸， 而需求量達(dá)450噸，遠(yuǎn)不能滿足巿場(chǎng)需求。
現(xiàn)階段工業(yè)上用來制備殼聚糖的主要原料為水產(chǎn)加工廠廢棄的蟲下殼 和蟹殼，如中國公開專利CN86106726A、 CN1158335A、 CN1262280A等。但 蝦殼和蟹殼中的礦物質(zhì)(CaC03)含量高達(dá)40%,脫礦物質(zhì)時(shí)需要消耗大量 化工原料，不僅對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而且成本也高。因此開發(fā)新的殼聚 糖資源是解決資源短缺的主要途徑。
昆蟲是地球上最大的生物類群，生物量十分巨大。昆蟲表皮中含有豐 富的甲殼素(幾丁質(zhì))。因此資源量大、種類多的昆蟲正是潛在的甲殼素 和殼聚糖的來源。
松毛蟲("e/^ro/y邁^ spp.)是我國重大林業(yè)害蟲，堪稱不冒煙的森 林火災(zāi)，每年全國發(fā)生面積高達(dá)2000萬畝以上。松毛蟲有幾十種，其中 危害最嚴(yán)重的種類有馬尾松毛蟲、落葉松毛蟲、赤松毛蟲、油松毛蟲和云 南松毛蟲等。其中又?jǐn)?shù)馬尾松毛蟲("e/^r0///z^ /7W7c"^s)分布最廣、危害最為嚴(yán)重，其野外資源量十分巨大。據(jù)報(bào)道，僅浙江省每年約可收140 萬公斤松毛蟲。1972年湖北省紅安縣松毛蟲大量發(fā)生時(shí)，由政府部門發(fā)動(dòng) 群眾共釆得松毛蟲蛹18萬公斤。因此，馬尾松毛蟲雖然是森林大害蟲， 但從資源學(xué)的角度來看，馬尾松毛蟲其實(shí)是一類潛在的可利用資源，首先 是其自然資源量巨大，其次是馬尾松毛蟲幼蟲中含有6-12%含量的甲殼素。 因此，在當(dāng)前甲殼素和殼聚糖資源供不應(yīng)求的巿場(chǎng)形勢(shì)下開發(fā)馬尾松毛蟲 甲殼素和殼聚糖資源具有十分重要的意義。
中國公開專利CN1186811A釆用云南松毛蟲蛹為原料，制備甲殼素和 殼聚糖，該專利釆用氫氧化鈉濃度為40-50%,在90-110。C條件下10-20 小時(shí)一次脫乙?；磻?yīng)，采用以上工藝僅能制備脫乙酰度小于70%的甲殼 素，其產(chǎn)品巿場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域狹窄。另外，由于松毛蟲危害松林主要是在幼蟲 期，在幼蟲期后才釆集蛹為原料，此時(shí)松毛蟲已對(duì)松林造成了嚴(yán)重危害。 而直接以幼蟲為原料，則可避免因防治而大規(guī)模使用農(nóng)藥造成的環(huán)境污染 和給松林造成較大損失。因此，以松毛蟲幼蟲為原料生產(chǎn)甲殼素和殼聚糖 具有更好的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。此外，松毛蟲中云南松毛蟲的資源量遠(yuǎn)小于 馬尾松毛蟲，因此，本發(fā)明直接采用馬尾松毛蟲老齡幼蟲為原料生產(chǎn)甲殼 素和殼聚糖，具有更好的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種原料來源廣泛、成本低廉的甲殼素和殼聚 糖制備方法。
本發(fā)明的原理是將馬尾松毛蟲幼蟲去毒處理后，進(jìn)行蟲皮分離，然后 用氫氧化鈉和鹽酸分別脫除殘余的有機(jī)物質(zhì)和礦物質(zhì)，脫色后制得甲殼 素，甲殼素進(jìn)一步脫乙?；螳@得殼聚糖產(chǎn)品。
本發(fā)明的方法方案包括以下步驟
51) 去毒處理將馬尾松毛蟲老齡幼蟲用15倍體積、0.5-2%的NaCl 溶液浸泡2h后，過濾，蟲體分層，每層厚度不超過2cm,置于普通烘箱中 于75。C下處理6h;
2) 蟲皮分離將處理后的馬尾松毛蟲幼蟲裝入孔徑為20目的紗布袋 中，置于自來水中壓搾0.5h至蟲皮和內(nèi)含物分開，自來水洗、過濾獲得 蟲皮；
3) 脫有機(jī)質(zhì)將獲得的蟲皮浸泡于15倍體積、6-10y。的NaOH溶液中 處理8-14h，處理溫度為75-95°C，自來水洗至中性，6(TC烘干備用；
4 )脫礦物質(zhì)處理浸泡于15倍體積、2-6%的稀鹽酸溶液中處理6-10h, 處理溫度為40-55°C，蒸餾水洗至中性；
5) 脫色處理浸泡于10倍體積、6-10%雙氧水中處理2-5h，處理溫 度為35-55°C,蒸餾水洗后烘干得甲殼素；
6) 脫乙酰基和殼聚糖精制將上述甲殼素浸泡于15倍體積、30%-50% 的NaOH溶液中處理6-12h，自來水洗至中性，再用5%的稀鹽酸溶液處理 6h，蒸餾水洗至中性，干燥即得精制殼聚糖。
所述5)步驟制得的甲殼素產(chǎn)品為白色片狀固體物，水分含量為 8. 0-9. 4%,灰分為0. 80-1. 00%,得率為18. 5-21. 0%。
所述6)步驟制得的殼聚糖產(chǎn)品為白色片狀固體物，水分含量為 8.0-9.5%,灰分為0.47-0.50%,脫乙酰度為90.0-94.0%,得率為 17. 5-20. 0%。
本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)
1)拓寬了甲殼素和殼聚糖的制備來源現(xiàn)階段工業(yè)上用來制備殼聚 糖的主要原料是水產(chǎn)加工廠廢棄的蝦殼和蟹殼，存在生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)受 地域性和季節(jié)性的限制等問題，本發(fā)明利用昆蟲馬尾松毛蟲作為甲殼素和 殼聚糖的新資源，大大拓寬了原料來源；2) 資源廣泛、成本低廉馬尾松毛蟲分布于我國9個(gè)省以上地區(qū)， 每年都有大發(fā)生地區(qū)，而幼蟲在自然界中的資源量最大，與蛹和成蟲相比， 資源量相當(dāng)集中，且樣品易釆集；此外，由于馬尾松毛蟲幼蟲過去一直被 作為害蟲和垃圾對(duì)待，因此原料的成本低廉；
3) 變害為寶、降低林業(yè)損失馬尾松毛蟲是重大林業(yè)害蟲，危害的 主要蟲態(tài)是幼蟲，因此，與從松毛蟲蛹中制備殼聚糖的方法相比，通過直 接開發(fā)幼蟲殼聚糖，可直接將馬尾松毛蟲利用，將顯著減少馬尾松毛蟲在 自然界中的危害量，減少林業(yè)損失。
具體實(shí)施例方式
取lkg馬尾松毛蟲老齡幼蟲，用15倍體積的1%的NaCl溶液浸泡2h 后，過濾，蟲體分層，每層厚度不超過2cm，置于普通烘箱中于75'C下處 理6h。再將處理后的馬尾松毛蟲幼蟲裝入20目的紗布袋中，放于水中壓 榨0.5h至蟲皮和內(nèi)含物分開，自來水洗、過濾獲得蟲皮242g。蟲皮用15 倍體積、6%的NaOH溶液在75'C下浸泡10h,自來水洗后，再用15倍體積、 4y。的鹽酸溶液在50'C下浸泡7h，水洗后，用10倍體積、9%的雙氧水在50 'C下脫色4h，蒸餾水洗，烘干得206g白色片狀固體物甲殼素。產(chǎn)品水分 含量為8. 89%，灰分為0. 93%,含氮量為6. 84%，得率為20. 6%。
甲殼素產(chǎn)品進(jìn)一步用15倍體積、45%的NaOH溶液浸泡9h脫乙?；?， 自來水洗至中性，再用5%的稀鹽酸溶液處理6h，蒸餾水洗至中性，干燥 即得186g白色片狀固體物殼聚糖。產(chǎn)品水分含量為9.16%,灰分為0. 49%, 脫乙酰度為92.08%,粘度為19.2 mPa.s,得率為18.6%。
實(shí)施例2:取lkg馬尾松毛蟲老齡幼蟲，去毒處理和蟲皮分離方法同實(shí)施例1。 蟲皮用15倍體積、8"/。的NaOH溶液在78。C下浸泡14h,自來水洗后，再用 15倍體積、3"/。的鹽酸溶液在4(TC下浸泡8h,自來水洗后，用10倍體積、 10%的雙氧水在40'C下脫色4h,蒸餾水洗，烘干得203g白色片狀固體物 甲殼素。產(chǎn)品水分含量為8.89%,灰分0.89%,含氮量為6.78%,得率為 20. 3%。
甲殼素產(chǎn)品進(jìn)一步用15倍體積、40。/。的NaOH溶液浸泡10h脫乙酰基， 自來水洗至中性，再用5%的稀鹽酸溶液處理6h,蒸餾水洗至中性，干燥 即得183g白色片狀固體物殼聚糖。產(chǎn)品水分含量為9.15%，灰分為0.50%, 脫乙酰度為93. 33%,粘度為18. 9 mPa.s,得率為18. 3 %。
取lkg馬尾松毛蟲老齡幼蟲，去毒處理和蟲皮分離方法同實(shí)施例1。 蟲皮用15倍體積、10%的NaOH溶液在75。C下浸泡12h，自來水洗后，再 用15倍體積、6 y。的鹽酸溶液在45'C下浸泡6h,自來水洗后，用10倍體 積、10%的雙氧水在4(TC下脫色4h,蒸餾水洗，烘干得200g白色片狀固 體物甲殼素。產(chǎn)品水分含量為8.32%，灰分0.81%,含氮量為6.59%，得率 為20. 0%。
甲殼素產(chǎn)品進(jìn)一步用15倍體積、50。/。的NaOH溶液浸泡6 h脫乙酰基， 自來水洗至中性，再用5%的稀鹽酸溶液處理6h,蒸餾水洗至中性，干燥 即得179g白色片狀固體物殼聚糖。產(chǎn)品水分含量為8.98%，灰分為0.49%， 脫乙酰度為93.01%,粘度為19.1 mPa.s,得率為17.9%。
實(shí)施例4:
取lkg馬尾松毛蟲老齡幼蟲，去毒處理和蟲皮分離方法同實(shí)施例1。
8蟲皮用15倍體積、9y。的NaOH溶液在9(TC下浸泡8 h,自來水洗后，再用 15倍體積、4。/。的鹽酸溶液在40。C下浸泡7h，自來水洗后，用10倍體積、 10%的雙氧水在4(TC下脫色3h,蒸餾水洗，烘干得197g白色片狀固體物 甲殼素。產(chǎn)品水分含量為8.89%，灰分0.89%,含氮量為6.78%,得率為 19. 7%。
甲殼素產(chǎn)品進(jìn)一步用15倍體積、30y。的NaOH溶液浸泡Uh脫乙?；?， 自來水洗至中性，再用5%的稀鹽酸溶液處理6h,蒸餾水洗至中性，干燥 即得186g白色片狀固體物殼聚糖。產(chǎn)品水分含量為9. 15%，灰分為0. 48%, 脫乙酰度為91.63%,粘度為20.8 mPa.s,得率為18.6%。
實(shí)施例5:
取lkg馬尾松毛蟲老齡幼蟲，去毒處理和蟲皮分離方法同實(shí)施例1。 蟲皮用20倍體積、7%的NaOH溶液在95。C下浸泡13 h,自來水洗后，再 用15倍體積、4%的鹽酸溶液在4(TC下浸泡7h,自來水洗后，用10倍體 積、10%的雙氧水在35。C下脫色10h，蒸餾水洗，烘干得208g白色片狀固 體物甲殼素。產(chǎn)品水分含量為9.02%,灰分0.99%,含氮量為6.84%，得率 為20.8 %。
甲殼素產(chǎn)品進(jìn)一步用20倍體積、38。/。的NaOH溶液浸泡Uh脫乙?；?， 自來水洗至中性，再用5%的稀鹽酸溶液處理6h，蒸餾水洗至中性，干燥 即得199g白色片狀固體物殼聚糖。產(chǎn)品水分含量為8. 33%，灰分為0. 50%， 脫乙酰度為91.59%,粘度為21. lmPa.s,得率為19. 9%。
權(quán)利要求
1、一種從馬尾松毛蟲幼蟲中制備甲殼素和殼聚糖的方法，其特征在于，包括以下步驟1)去毒處理將馬尾松毛蟲老齡幼蟲用15倍體積、0.5-2％的NaCl溶液浸泡2h后，過濾，蟲體分層，每層厚度不超過2cm，置于普通烘箱中于75℃下處理6h；2)蟲皮分離將處理后的馬尾松毛蟲幼蟲裝入紗布袋中，置于自來水中壓榨0.5h至蟲皮和內(nèi)含物分開，經(jīng)自來水洗、過濾獲得蟲皮；3)脫有機(jī)質(zhì)將獲得的蟲皮浸泡于15倍體積、6-10％的NaOH溶液中處理8-14h，處理溫度為75-95℃，自來水洗至中性，60℃烘干備用；4)脫礦物質(zhì)處理浸泡于15倍體積、2-6％的稀鹽酸溶液中處理6-10h，處理溫度為40-55℃，蒸餾水洗至中性；5)脫色處理浸泡于10倍體積、6-10％雙氧水中處理2-5h，處理溫度為35-55℃，蒸餾水洗后烘干得甲殼素；6)脫乙?；蜌ぞ厶蔷茖⑸鲜黾讱に亟萦?5倍體積、30％-50％的NaOH溶液中處理6-12h，自來水洗至中性，再用5％的稀鹽酸溶液處理6h，蒸餾水洗至中性，干燥即得精制殼聚糖。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種從馬尾松毛蟲幼蟲中制備甲殼素和殼聚糖 的方法，其特征在于，蟲皮分離步驟中內(nèi)含物可用于昆蟲蛋白和昆蟲油脂產(chǎn) 品的開發(fā)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從馬尾松毛蟲幼蟲中制備甲殼素和殼聚糖 的方法，其特征在于，蟲皮分離步驟中紗布袋的孔徑為20目。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種從馬尾松毛蟲幼蟲中制備甲殼素和殼聚糖 的方法，其特征在于，所得甲殼素產(chǎn)品為白色片狀固體物，產(chǎn)品水分含量為 8， 0-9. 4%,灰分為0. 80-1. 00%,得率為18. 5-21. 0%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種從馬尾松毛蟲幼蟲中制備甲殼素和殼聚糖 的方法，其特征在于，所得殼聚糖產(chǎn)品為白色片狀固體物，水分含量為(8. 0-9. 5%,灰分為0. 47-0. 50%,脫乙酰度為90. 0—94. 0%，得率為17. 5-20. 0%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從重大害蟲馬尾松毛蟲(Dendrolimus punctatus)幼蟲中制備甲殼素和殼聚糖的方法，將馬尾松毛蟲幼蟲經(jīng)去毒處理、蟲皮分離、脫有機(jī)質(zhì)、脫礦物質(zhì)處理、脫色處理后得甲殼素，再經(jīng)脫乙?；幚淼脷ぞ厶?。本發(fā)明的甲殼素和殼聚糖制備方法拓寬了甲殼素和殼聚糖的制備來源，由于馬尾松毛蟲幼蟲資源廣泛、因此制備成本低廉。此外，通過直接開發(fā)幼蟲可變害為寶，顯著降低林業(yè)損失，適于推廣使用。
文檔編號(hào)C08B37/08GK101565470SQ200910043548
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月31日
發(fā)明者劉高強(qiáng), 周國英, 章懷云, 蔣曉宇, 魏美才 申請(qǐng)人:中南林業(yè)科技大學(xué)