[发明专利]用亚临界水热解节肢动物外壳制备几丁质的方法

说明书

技术领域

本发明属于亚临界萃取领域，涉及一种生物质提纯技术，具体涉及节肢动物外壳中几丁质的制备方法。

背景技术

几丁质是广泛存在于真菌的细胞壁和节肢动物的外骨骼中，是自然界中第二大丰富的多聚糖。由于几丁质的化学结构与植物纤维素非常相似，故几丁质又称做动物性纤维。几丁质在强碱的作用下分解成脱乙酰几丁质和乙酸，并且脱乙酰几丁质被国际医学营养食品学会命名为第八大生命要素，越来越受到关注。

几丁质广泛运用于工业，医药以及化妆品领域。它可以作为废水净化材料，染料，粘合剂和伤口愈合剂，甲壳素还能活化细胞，防止细胞老化，促进细胞新陈代谢。

凡是含几丁质的生物体都可用作制备几丁质的原料。从生产成本考虑，则常用蟹壳和虾壳。蟹壳和虾壳是水产加工中产生的固体废弃物，任意排放会造成环境污染。随着我国对虾养殖业的发展，对虾加工产生的虾头、虾壳数量很大，是很好的生产几丁质的原料。

工业上制备几丁质主要可分为脱蛋白质，去矿物质和褪色三个步骤，如图1所示。虾蟹壳等节肢动物外壳中含有大量的无机盐，其中主要是碳酸钙，还有少量碳酸镁，以及半微量和微量的铅、汞、砷、锰、铁等。这些金属的盐酸盐都易溶于水，因此用稀盐酸浸泡节肢动物的外壳时，其中的无机盐转换成其盐酸盐而溶于水中，通过洗涤、分离即可除去其无机盐。除盐酸外，也可用甲酸和硝酸等。节肢动物中蛋白质的数量也很大。蛋白质是一类两性化合物，既能溶于碱，也能溶于酸，一般而言，在碱液中溶解得快一点，也安全一些。同时，蛋白质在碱液中水解得稍慢一点，而在酸液中快一点。用稀酸浸泡节肢动物外壳时，会有一部分蛋白质溶解出来；用稀碱液浸泡，可将壳中的蛋白质全部溶解萃取出来。当然也可以用蛋白酶水解出去壳中的蛋白质。这样剩下来的就是几丁质。

然而，此方法使用大量的的强酸和强碱，而且工艺繁琐。 因此，研究开发简洁、环境友好的几丁质制备工艺具有重要意义。

亚临界水是在温度范围为100到374度之间，通过加压的方式仍然保持液体状态的水。与常温状态的水相比，亚临界水具有较高离子积和较低的介电常数，这两个特点预示着亚临界水能够作为有机溶剂和酸性催化剂使用。亚临界水可以有效地将鱼类加工废弃物中的蛋白质转化为氨基酸，亚临界水也能对染料进行脱色处理。同时，由于亚临界水具有很高的离子积，因此能有效的溶出生物质中的矿物质。所以，亚临界水处理能够有效的代替图1中的脱蛋白质，去矿物质和脱色三个步骤，在有效的简化几丁质制备工艺的同时，并对环境不产生污染。

发明内容

本发明的主要目的是用亚临界水处理节肢动物外壳制备几丁质，主要是利用节肢动物外壳为原料，用亚临界水在半间歇式或间歇式反应器中处理。其步骤如下：

1)将节肢动物外壳 (蟹壳，虾壳，蝉壳)粉碎，并将该粉末与水按质量比10～70%：90～30%混合。

2)将混合物放入半间歇式反应器中，在200～360^oC温度条件下萃取提纯10～120 分钟，反应结束后冷却至常温。

3)将所得混合物过滤，固体在105～150^oC干燥直到固体质量不变得到几丁质，滤液回用。

本发明利用亚临界水处理节肢动物外壳制备几丁质，该方法有效的简化了工业制备几丁质的工艺步骤，而且对环境不造成污染，同时反应后滤液可以有效的回用。

附图说明

图1为现有的工业制备几丁质的工艺流程图；

图2为本发明的具体工艺流程图；

图3 为半间歇式亚临界水处理的具体流程；

图4为间歇式亚临界水处理的具体流程；

图中：1. 反应器；2. 电炉；3. 节肢动物外壳；4. 热电偶；5.高压泵； 6. 过滤器； 7. 调压阀； 8. 水泵；9.水槽；10.反应器；  11.电炉； 12. 节肢动物外壳。

具体实施方式

下面通过具体实施例和图1、图2对本发明作具体描述。但以下实施例仅仅为了本发明的具体说明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

将节肢动物外壳(蟹壳等)在粉碎机内粉碎，将蟹壳粉末与水按照质量百分比10%和90%比例混合并放入亚临界反应装置中，在200^oC 条件下反应120 分钟，反应结束后，冷却过滤，将残渣在105^oC干燥直到质量不变得到几丁质，滤液回用。

实施例2