一種利用高沸醇-NaOH體系制備殼聚糖的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物聚合物制備領(lǐng)域，主要涉及一種利用高沸醇-NaOH體系將甲殼素脫乙酰解聚制備殼聚糖的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]甲殼素是一種氨基多糖，是自然界中僅次于纖維素的天然高分子，殼聚糖是甲殼素脫乙酰基后的產(chǎn)物，是現(xiàn)在唯一呈堿性的天然多糖。由于殼聚糖功能多樣，被很多領(lǐng)域應(yīng)用，被認(rèn)為是繼蛋白質(zhì)、糖類、脂肪、無機鹽和纖維素后的第六大生命要素。目前殼聚糖所應(yīng)用的領(lǐng)域主要有功能材料、食品、環(huán)境保護、醫(yī)藥、輕紡、化學(xué)分析、日用化工、農(nóng)林業(yè)、飼養(yǎng)業(yè)等。
[0003]目前，制備殼聚糖的方法主要有化學(xué)法、物理法和生物法。生物法主要是利用甲殼素脫乙酰酶水解甲殼素中的N-乙?；?。酶水解法具有反應(yīng)專一性好、脫乙酰度高、反應(yīng)條件溫和、對環(huán)境友好的特點，但是生物法所用的生物酶成本較高，同時反應(yīng)時間長，且酶的提取及提純過程非常復(fù)雜。常用的物理法大致可以分為微波法、超聲波法、輻射法。專利CN1900126提出了一種微波加熱法制備殼聚糖，雖然能縮短脫乙酰的反應(yīng)時間，但是微波加熱過程中溫度很難控制，且得到的是脫乙酰度和黏度不穩(wěn)定的殼聚糖，不適合應(yīng)用與工業(yè)生產(chǎn)中。利用超聲波反應(yīng)得到的殼聚糖黏度較高，操作過程簡單，但是反應(yīng)時間較長。相比生物法和物理法，工業(yè)生產(chǎn)中常用的是化學(xué)方法，專利CN1900126采用甲殼素和氫氧化鈉容易進行沸水浴反應(yīng)，雖然能夠得到脫乙酰度和黏度比較高的甲殼素，但是制備效率低，耗用水量和堿量比較大，對環(huán)境污染嚴(yán)重。
[0004]本發(fā)明的目的就是解決上述常用殼聚糖制備方法存在的問題，提供一種生產(chǎn)殼聚糖的方法。該方法采用高沸醇-NaOH體系作為溶劑，在常壓下實現(xiàn)高溫脫乙酰的反應(yīng)，提高甲殼素脫乙酰基的生產(chǎn)效率，降低殼聚糖的制備成本，為殼聚糖這種大宗性海洋多糖提供一種高效的制備途徑。以高沸醇為溶劑的反應(yīng)中能夠保證甲殼素脫乙酰和殼聚糖解聚在同一個反應(yīng)中同時進行，縮短了生產(chǎn)工藝，能夠較好的提高生產(chǎn)效率，而且生產(chǎn)過程中的堿和高沸醇能夠進行回收利用，由于高沸醇的飽和蒸汽壓低，不容易揮發(fā)，因此回收率較高，在該生產(chǎn)體系中不需加入高濃度堿水，不會生產(chǎn)難處理廢水，有利于減少環(huán)境污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的是以甲殼素為原料，以高沸醇-NaOH體系為溶劑，進行常壓下高溫反應(yīng)，將甲殼素脫乙酰及解聚后制得殼聚糖。
[0006]本發(fā)明的主要步驟如下:
[0007](I)取甲殼素I份，在甲殼素與高沸醇質(zhì)量比為1: 20-1: 100范圍內(nèi)加入高沸醇，在甲殼素與氫氧化鈉質(zhì)量比為1: 4-1: 20范圍內(nèi)加入氫氧化鈉，反應(yīng)的溫度范圍為100-250°C，在選定的溫度下使原料反應(yīng)3-8h后取出反應(yīng)后物質(zhì)。
[0008](2)將步驟(I)得到的溶液固液分離，液體進行回收利用，得到的固體物質(zhì)水洗至中性，然后經(jīng)冷凍干燥后即得到殼聚糖。
[0009]本項目的創(chuàng)新之處在于將高沸醇常壓高溫液化解聚纖維素的方法應(yīng)用與甲殼素脫乙酰制備殼聚糖的反應(yīng)中，實現(xiàn)脫乙酰和解聚反應(yīng)在同一個常壓反應(yīng)容器中，提高甲殼素脫乙酰的生產(chǎn)效率，有利于進一步降低殼聚糖的生產(chǎn)成本，為甲殼素這種大宗性海洋生物質(zhì)資源提供一條高效環(huán)保的加工利用途徑。
【具體實施方式】
[0010]實施例1
[0011]取甲殼素I份，加入20份甘油和8份氫氧化鈉固體，加入反應(yīng)裝置里進行加熱反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到100°C時開始計時，反應(yīng)3h時停止反應(yīng)。將反應(yīng)后的溶液利用離心機離心，所得的溶液進行回收利用，得到的固體部分用水洗至中性，最后得到的固體經(jīng)過冷凍干燥后即為殼聚糖。
[0012]實施例2
[0013]取甲殼素I份，加入30份甘油和8份氫氧化鈉固體，加入反應(yīng)裝置里進行加熱反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到120°C時開始計時，反應(yīng)3h時停止反應(yīng)。將反應(yīng)后的溶液利用離心機離心，所得的溶液進行回收利用，得到的固體部分用水洗至中性，最后得到的固體經(jīng)過冷凍干燥后即為殼聚糖。
[0014]實施例3
[0015]取甲殼素I份，加入40份甘油和12份氫氧化鈉固體，加入反應(yīng)裝置里進行加熱反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到130°C時開始計時，反應(yīng)4h時停止反應(yīng)。將反應(yīng)后的溶液利用離心機離心，所得的溶液進行回收利用，得到的固體部分用水洗至中性，最后得到的固體經(jīng)過冷凍干燥后即為殼聚糖。
[0016]實施例4
[0017]取甲殼素I份，加入40份甘油和8份氫氧化鈉固體，加入反應(yīng)裝置里進行加熱反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到200°C時開始計時，反應(yīng)5h時停止反應(yīng)。將反應(yīng)后的溶液利用離心機離心，所得的溶液進行回收利用，得到的固體部分用水洗至中性，最后得到的固體經(jīng)過冷凍干燥后即為殼聚糖。
[0018]實施例5
[0019]取甲殼素I份，加入20份正丁醇和8份氫氧化鈉固體，加入反應(yīng)裝置里進行加熱反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到100°C時開始計時，反應(yīng)3h時停止反應(yīng)。將反應(yīng)后的溶液利用離心機離心，所得的溶液進行回收利用，得到的固體部分用水洗至中性，最后得到的固體經(jīng)過冷凍干燥后即為殼聚糖。
[0020]實施例6
[0021]取甲殼素I份，加入30份正丁醇和9份氫氧化鈉固體，加入反應(yīng)裝置里進行加熱反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到140°C時開始計時，反應(yīng)3h時停止反應(yīng)。將反應(yīng)后的溶液利用離心機離心，所得的溶液進行回收利用，得到的固體部分用水洗至中性，最后得到的固體經(jīng)過冷凍干燥后即為殼聚糖。
[0022]實施例7
[0023]取甲殼素I份，加入40份正丁醇和12份氫氧化鈉固體，加入反應(yīng)裝置里進行加熱反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到160°C時開始計時，反應(yīng)5h時停止反應(yīng)。將反應(yīng)后的溶液利用離心機離心，所得的溶液進行回收利用，得到的固體部分用水洗至中性，最后得到的固體經(jīng)過冷凍干燥后即為殼聚糖。
[0024]實施例8
[0025]取甲殼素I份，加入40份正丁醇和12份氫氧化鈉固體，加入反應(yīng)裝置里進行加熱反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到200°C時開始計時，反應(yīng)5h時停止反應(yīng)。將反應(yīng)后的溶液利用離心機離心，所得的溶液進行回收利用，得到的固體部分用水洗至中性，最后得到的固體經(jīng)過冷凍干燥后即為殼聚糖。
[0026]實施例9
[0027]取甲殼素I份，加入20份乙二醇和8份氫氧化鈉固體，加入反應(yīng)裝置里進行加熱反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到100°C時開始計時，反應(yīng)3h時停止反應(yīng)。將反應(yīng)后的溶液利用離心機離心，所得的溶液進行回收利用，得到的固體部分用水洗至中性，最后得到的固體經(jīng)過冷凍干燥后即為殼聚糖。
[0028]實施例10
[0029]取甲殼素I份，加入30份乙二醇和9份氫氧化鈉固體，加入反應(yīng)裝置里進行加熱反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到150°C時開始計時，反應(yīng)5h時停止反應(yīng)。將反應(yīng)后的溶液利用離心機離心，所得的溶液進行回收利用，得到的固體部分用水洗至中性，最后得到的固體經(jīng)過冷凍干燥后即為殼聚糖。
[0030]實施例11
[0031]取甲殼素I份，加入40份乙二醇和12份氫氧化鈉固體，加入反應(yīng)裝置里進行加熱反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到170°C時開始計時，反應(yīng)4h時停止反應(yīng)。將反應(yīng)后的溶液利用離心機離心，所得的溶液進行回收利用，得到的固體部分用水洗至中性，最后得到的固體經(jīng)過冷凍干燥后即為殼聚糖。
[0032]實施例12
[0033]取甲殼素I份，加入40份乙二醇和12份氫氧化鈉固體，加入反應(yīng)裝置里進行加熱反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到250°C時開始計時，反應(yīng)5h時停止反應(yīng)。將反應(yīng)后的溶液利用離心機離心，所得的溶液進行回收利用，得到的固體部分用水洗至中性，最后得到的固體經(jīng)過冷凍干燥后即為殼聚糖。
【主權(quán)項】
1.一種利用高沸醇-NaOH體系制備殼聚糖的方法，所述的方法包括以下步驟: a取甲殼素I份，在甲殼素與高沸醇質(zhì)量比為1: 20-1: 100范圍內(nèi)加入高沸醇，在甲殼素與氫氧化鈉質(zhì)量比為1: 4-1: 20范圍內(nèi)加入氫氧化鈉，反應(yīng)的溫度范圍為100-250°C，在選定的溫度下使原料反應(yīng)3-8h后取出反應(yīng)后物質(zhì)； b將得到的溶液固液分離，液體進行回收利用，得到的固體物質(zhì)水洗至中性，然后經(jīng)冷凍干燥后即得到殼聚糖。2.按權(quán)利要求1所述的一種利用高沸醇-NaOH體系制備殼聚糖的方法，其特征在于:所述甲殼素原料是指從蝦殼、蟹殼、蠶蛹、蠔殼或黃粉蟲中制備得到。3.按權(quán)利要求1所述的一種利用高沸醇-NaOH體系制備殼聚糖的方法，其特征在于:所述高沸醇是指甘油、正丁醇、乙二醇、十四醇或月桂醇高沸點的醇類。
【專利摘要】本發(fā)明屬于生物聚合物制備領(lǐng)域，主要涉及一種利用高沸醇-NaOH體系將甲殼素脫乙酰解聚制備殼聚糖的方法。該工藝包括以下步驟：取甲殼素，按比例加入高沸醇和氫氧化鈉固體于反應(yīng)容器中進行加熱反應(yīng)，從到達(dá)所需溫度時開始計時，待反應(yīng)達(dá)到設(shè)定時間時停止反應(yīng)，取下反應(yīng)裝置。將所得溶液固液分離，得到的溶液進行回收利用，所得固體水洗至中性，干燥后即為殼聚糖。本發(fā)明以高沸醇-NaOH體系作為甲殼素脫乙酰制備殼聚糖的溶劑，實現(xiàn)高溫常壓脫乙酰，縮短反應(yīng)所需的時間，同時溶劑能夠進行回收利用，有利于降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，為殼聚糖的生產(chǎn)利用提供新的方法。
【IPC分類】C08B37/08
【公開號】CN105111331
【申請?zhí)枴緾N201510632020
【發(fā)明人】王冠華, 司傳領(lǐng), 劉翠云
【申請人】天津科技大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月29日