[发明专利]几丁质去乙酰化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种几丁质去乙酰化的方法，尤涉及一种以瞬间释压使几丁质去乙酰化的方法。

背景技术

几丁质(chitin)及几丁聚醣(chitosan)是一种多功能、对环境友善、具有生物兼容性的现代材料，可应用的范围十分广泛，如农业、食品/营养、生物医药、材料科学、化妆品、废水处理、制纸、纺织等领域，故全世界无论是发达或发展中的国家均对此等物质积极进行研究。请参阅图1，其为几丁质的化学结构式示意图。几丁质是以N-乙酰葡萄胺糖为单体，且以β-1，4键结而成的高分子聚合物，存在于节肢动物的外骨骼、鱿鱼软骨及真菌的细胞壁中。虽然几丁质在自然界中含量丰富，且具有物理、化学性质稳定等优点，但其乙酰基易形成分子内/分子间氢键而形成紧密的结晶区域结构，使得几丁质在一般溶剂中的溶解度都很低，不利于产业利用。

因此，如何有效打断几丁质上乙酰基和氮原子间的键结为产业上一个重要的课题。几丁质经去乙酰作用而制得的衍生物称为几丁聚醣，去乙酰化单体(葡萄胺糖)与非去乙酰化单体(N-乙酰葡萄胺糖)的比值越高，则该几丁聚醣分子越容易溶解于弱酸，而能显著提升其在产业上的应用性。

目前几丁质去乙酰化的方法有微生物法、酵素法及热碱法等。微生物法和酵素法分别利用微生物和几丁质去乙酰酵素(Chitin deacetylase)对几丁质进行去乙酰化反应。这两种生物方法不会有几丁质分子链键结被打断之虞，也不会有严重的化学废液污染问题，但作用时间长，且产率及反应条件受限于微生物或酵素的耐受性，量产难度较高，因而甚少作为大量生产几丁聚醣的方法。

热碱法为目前制备几丁聚醣的主要商业方法，其是利用高温强碱对几丁质进行去乙酰化反应。其中，高浓度碱液(一般为30～60％NaOH)在溶剂中解离出大量带负电荷的氢氧根离子(OH^-)，该离子取代几丁质乙酰基上的氧原子而成为质子接收者，进而破坏几丁质分子内/分子间氢键及结晶区域结构，使乙酰基及胺基间的键结更容易与大量的氢氧根离子接触，而在高温下(一般为100～130℃)进行电子攻击及断裂的反应。

此外，有文献指出适当的压力(约1～20PSIG)可促使更多的氢氧根离子及水分子进入几丁质结晶区域中，益于破坏氢键及促进乙酰胺基内的电子攻击反应，因而能进一步提升几丁质去乙酰化的程度。相较于微生物法及酵素法，热碱法虽然具有反应快速、反应变量少、去乙酰化程度高等优点，然而，此法会产生大量的废液，包括高浓度废碱液和水洗产物至中性的水洗废液，另外，热碱法除了使用大量氢氧化钠、纯水及处理废液造成的巨大成本外，还易于产生污染环境的不利后果。

因此，有必要发展一种几丁质去乙酰化的新方法，具有反应快速、反应变量少，且不会产生大量废液而污染环境从而造成环保问题，并能兼顾操作简单、设备费低、降低成本的目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种可以在中性环境下使几丁质快速去乙酰化的方法。

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种兼具环保及成本低廉等优点的几丁质去乙酰化的方法。

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种反应变量少且操作简单的几丁质去乙酰化的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种几丁质去乙酰化的方法，该方法至少包括下列步骤：

(a)调整几丁质的水分至一预定含水量；

(b)置入该几丁质至一密闭容器中；

(c)加热该密闭容器至一预定温度，而使该密闭容器中的压力至一第一压力值；以及

(d)释放该密闭容器中的压力，而使该密闭容器中的压力降至一第二压力值；

其中，于该密闭容器中的压力自该第一压力值降至该第二压力值的过程中，将使该几丁质中的水分快速蒸发而打断该几丁质乙酰基和氮原子间的共价键。

较佳地，该步骤(a)至少包括下列步骤：

(a1)浸泡几丁质于一溶液中；

(a2)滤除该溶液，而保留该几丁质；以及

(a3)调降该几丁质的水分至该预定含水量。

较佳地，该步骤(a3)中，是在50℃条件下烘干而调降该几丁质的水分至该预定含水量。

较佳地，该密闭容器为一压力容器，且该第一压力值大于表压1kg/cm²。

较佳地，该压力容器为膨发枪，且该第一压力值介于表压1～20kg/cm²。

较佳地，该预定温度至少为100℃。