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1、殼聚糖的制備甲殼素是許多甲殼類動(dòng)物(如蝦、蟹)及昆蟲等外殼的胺糖通過β2(1,4)苷鍵聯(lián)結(jié)的直鏈狀多糖[1].甲殼重要組成成分,同時(shí)也存在于菌類的細(xì)胞壁中,還可來源于有機(jī)酸類,抗生素與酶釀造副產(chǎn)物。甲殼素是一種十分豐富的天然資源,在自然界蘊(yùn)藏量僅次于纖維素。它不溶于水和酸性介質(zhì),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(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。殼聚糖廣泛應(yīng)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(nóng)業(yè)植保、污水處理等。殼聚糖的脫乙酰度是一項(xiàng)極為重要的技術(shù)指標(biāo)
2、之一殼聚糖的脫乙酰度的高低,直接關(guān)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(guān)的化學(xué)反應(yīng)能力,以及許多方面的應(yīng)用。殼聚糖的英文名:chitosan,化學(xué)名:(1,4)-二氨基-2-脫氧-B-D-葡聚糖,其它中英文名尚有Deacetylatedchitin、FlonacN、甲殼胺、可溶性甲殼質(zhì)、脫乙酰甲殼素、脫乙酰幾丁質(zhì)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D1D1)可定義為殼聚糖分子中脫除乙?;奶菤埢鶖?shù)占?xì)ぞ厶欠肿又锌偟奶菤埢鶖?shù)的百數(shù)。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
3、酸鹽法等)、紅外光譜法、折光指數(shù)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(dǎo)數(shù)、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(zhì)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10g蝦殼3份,于100mL5%HCl中浸泡4h至無氣泡冒出,再補(bǔ)加50mL5%HCl,浸泡2h,除去蝦殼中的鈣質(zhì)和無機(jī)鹽,抽濾用去離子水洗至中性,加100mL10%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(yīng)4h,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,
4、12g,平均產(chǎn)率為20.6%。二、殼聚糖制備工藝的設(shè)計(jì)甲殼素堿液質(zhì)量和體積比一般選取m甲殼素(g)∶NaOH(ml)為1∶20,堿液濃度在30%以下,脫乙酰反應(yīng)進(jìn)行得非常緩慢,溫度超過120℃時(shí),脫乙酰雖然進(jìn)行得較快,但是因此會(huì)造成主鏈的大幅降解,故實(shí)驗(yàn)中采用30%~60%的濃堿,控溫在90~120℃進(jìn)行反應(yīng)。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%~2.0%的殼聚糖醋酸水溶液,濾去不溶雜質(zhì),攪拌下緩慢滴入4%NaOH溶液,調(diào)節(jié)pH值至8~9,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(zhì)脫乙?;笊傻募讱に刂械陌坊视坞x態(tài)
5、,屬伯胺,具有陽離子性質(zhì),可與酸定量反應(yīng)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(huì)分解,基于上述特性來測定脫乙酰度。準(zhǔn)確稱取0.2g樣品置于250ml三角燒瓶中,加入0.2mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液25ml,攪拌0.5~1h完全溶解,以甲基橙作指示劑,0.2mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過量的鹽酸至終點(diǎn),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(dá)到終點(diǎn)時(shí),殼聚糖析出沉淀,使終點(diǎn)判定容易產(chǎn)生誤差,尤其在樣品摩爾質(zhì)量較大情況下更是如此,從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性差。而且樣品受溶解度影響較大,有時(shí)需加熱才能使樣品完全溶解,這樣使鹽酸揮發(fā),測定結(jié)果受到
6、影響。但這種方法不需大型儀器,操作簡便易行,經(jīng)常操作,積累一定操作經(jīng)驗(yàn),會(huì)改善重復(fù)性差的缺點(diǎn)。2.電位滴定法準(zhǔn)確稱取0.2g殼聚糖,溶于25ml0.2mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴過量鹽酸,作pH-VNaOH曲線,用三切線法確定終點(diǎn),按堿量法的公式計(jì)算脫乙酰度。此方法操作簡單,分析速度較快,終點(diǎn)判斷清楚,精確度較高,對(duì)具有較高脫乙酰度的樣品來說,應(yīng)是一個(gè)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(jù)吸光度與濃度的關(guān)系,經(jīng)簡單的數(shù)學(xué)處理得到一標(biāo)準(zhǔn)曲線,利用這一標(biāo)準(zhǔn)曲線,可以測定與此殼聚糖具有同一脫乙酰度的未知?dú)ぞ厶堑暮俊H藗儗?duì)染
7、料的變色作用早在19世紀(jì)就有了認(rèn)識(shí)。B.D.Gummow和G.A.F.Roberts[報(bào)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(fù)電荷的染料與殼聚糖大分子上質(zhì)子化的氨基以1∶1的化學(xué)計(jì)量形成絡(luò)和物,此時(shí)酸性紅88的最大吸收波長為505nm,吸光度達(dá)到最低點(diǎn),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(biāo)準(zhǔn)溶液的配制:準(zhǔn)確稱取0.1504g日本產(chǎn)殼聚糖