超声波法提取鱿鱼软骨中β-甲壳素的制备工艺研究

超声波法提取鱿鱼软骨中β-甲壳素的制备工艺研究

摘 要：甲壳素(Chitin)是一种由N-乙酰-D-氨基葡萄糖通过β-1，4糖苷键连接而成的天然高分子线性多糖。本文研究了在超声波作用下，以鱿鱼软骨为原材料制备β-甲壳素的制备工艺，并对鱿鱼软骨脱蛋白和无机盐脱除工艺条件进行了优化。通过单因素试验和正交试验，探索了超声波频率、氢氧化钠浓度、氢氧化钠料液比（W：V）、超声时间、超声温度对鱿鱼软骨脱蛋白的影响，同时也探索了超声波频率、盐酸浓度、盐酸料液比（W：V）、超声时间、超声温度对鱿鱼软骨无机盐脱除的影响，并对产物及用产物制备的壳聚糖进行红外光谱分析。实验结果表明: 蛋白质脱除的最佳工艺条件是超声频率为25 KHZ, 氢氧化钠浓度为15%，料液比（W：V）1：10，超声温度60 ℃，超声时间30 min。无机盐最佳工艺脱除条件是超声频率为70 KHZ, 盐酸浓度为8%，料液比（W：V）1：14，超声温度60 ℃，超声时间40 min。由红外光谱图表明，通过本方法制备的产物为甲壳素且纯度较高，在相同的制备壳聚糖的工艺条件下，用其制备的壳聚糖比用没有超声辅助制备的甲壳素制得的壳聚糖纯度更高，取代度更高。

关键词：甲壳素；超声波；脱蛋白；无机盐脱除；红外光谱分析

目  录

中文摘要 I

英文摘要 II

目录 III

1 绪论 1

1.1 甲壳素的概述 1

1.2 甲壳素的物理性质 1

1.2.1 一般物理性质 1

1.2.2 结构特征 1

1.2.3 晶体结构 2

1.2.4 甲壳素的红外光谱 3

1.3 甲壳素的制备原理 3

1.3.1 蛋白质脱除的原理 3

1.3.2 无机盐脱除的原理 4

1.4 甲壳素的一般制备方法 4

1.4.1 Hackman法 4

1.4.2 Whistler和Bemiller法 4

1.4.3 Horowitz,Roseman和Blumenthal法 5

1.4.4 Foster和Hackman法 5

1.4.5 Takeda和Abe法及Takeda和Katsuura法 5

1.4.6 Broussignac法 5

1.4.7 Peniston法 6

1.5 甲壳素质量的控制 6

1.5.1 含氮量的测定 6

1.5.2 灰分的测定 7

1.6 甲壳素的应用 7

1.6.1 甲壳素在食品工业的应用 7

1.6.2 甲壳素在环境保护中的应用 8

1.6.3 甲壳素在化妆品中的应用 9

1.6.4 甲壳素在医药卫生中的应用 9

1.6.5 甲壳素在造纸工业中的应用 10

1.6.6 甲壳素在印染工业中的应用 11

1.7 超声波的作用 11

1.7.1 超声波在高分子的降解和聚合众的作用 11

1.7.2 超声波的催化作用 12

2 实验部分 12

2.1 实验材料与主要仪器设备 12

2.1.1 原料 12

2.1.2 主要试剂 12

2.1.3 主要仪器设备 13

2.2 实验内容 14

2.2.1 甲壳素制备工艺流程图 14

2.2.2 原料的预先处理 14

2.2.3 不同条件对NaOH脱蛋白的影响 14

2.2.4 不同条件对HCL脱钙的影响 16

2.2.5 含氮量的测定 18

2.2.6 灰分的测定 18

2.2.7 红外光谱法确定甲壳素 19

3 实验结果和分析 19

3.1 工艺条件对氢氧化钠脱蛋白效果的影响 19

3.1.1 超声频率对脱蛋白的影响 19

3.1.2 氢氧化钠浓度对脱蛋白的影响 20

3.1.3 料液比对脱蛋白的影响 20

3.1.4 超声温度对脱蛋白的影响 21

3.1.5 超声时间对脱蛋白的影响 22

3.1.6 超声脱蛋白工艺的正交试验 22

3.2 工艺条件对盐酸脱钙效果的影响 25

3.2.1 超声频率对脱钙的影响 25

3.2.2 盐酸浓度对脱钙的影响 25

3.2.3 料液比对脱钙的影响 26

3.2.4 超声温度对脱钙的影响 27

3.2.5 超声时间对脱钙的影响 27

3.2.6 超声脱钙工艺正交试验 28

3.3 红外光谱及分析 30

3.3.1 甲壳素的红外图谱比较及分析 30

3.3.2 壳聚糖的红外图谱比较及分析 31

4 总结和展望 34

致  谢 35

参考文献 36