[发明专利]一种低共熔离子液提取虾蟹壳中甲壳素的方法

说明书

本发明涉及一种低共熔离子液体提取虾蟹壳中甲壳素的方法，其步骤是将虾蟹壳通过清理、乙醇浸泡、清洗、烘干、粉碎等过程，得到虾蟹壳粉。将氯化胆碱、硫脲按一定比例混合加入反应容器中，水浴加热，搅拌，制备低共熔离子液体。再将虾蟹壳粉按一定质量比加入到低共熔离子液体中，加热搅拌反应一段时间后，以水作为反相溶剂，通过离心、分离、干燥得到甲壳素。其特点是借助价格低廉且无毒、制备简便的氯化胆碱和硫脲低共熔离子液体的溶剂与催化的协同作用，常压下分离提取虾蟹壳中的甲壳素，不但具有处理条件温和，提取工艺简单，反应易于控制的特点，同时低共熔离子液可回收再利用，减少环境污染，降低能源消耗。

技术领域

本发明涉及化学工业应用领域，具体涉及一种低共熔离子液提取虾蟹壳中甲壳素的方法。

背景技术

甲壳素作为自然界中储量仅次于纤维素的第二大可再生资源，年产量达10亿吨以上，广泛存在于自然界中的低等藻类、菌类细胞，虾、蟹和昆虫外壳，植物的细胞壁等，是自然界大量存在的唯一的天然碱性多糖，和其衍生物壳聚糖被科学家誉为继蛋白质、糖、脂肪、维生素、矿物质以外的第六生命要素。由于甲壳素具有许多独特的优点，如可生物降解、安全无毒、良好的生物相容性且化学性质稳定等，近年来被广泛应用于食品工业、环境保护、医药、农业、轻纺、功能材料等领域。

一般来说，含有甲壳素的原料皆可用于生产甲壳素，但从生产成本上考虑，目前以虾蟹壳为主。据统计我国每年可生产虾、蟹等水产品50MT，由此产生的虾、蟹壳资源达10MT，可生产甲壳素及其衍生产品300KT。但目前我国甲壳素年产量仅有30KT，且绝大多数作为原料出口，产品附加值低，经济效益较差。而全世界每年甲壳素类产品的总产量也仅有150KT。废弃的虾、蟹壳不但造成资源的极大浪费，而且对环境污染严重。目前，甲壳素的提取方法主要有酸碱法、酶法、发酵法等。这些方法均存在一定的问题，如酸碱法会产生大量的酸碱废水，对环境污染较大，生产周期较长；酶法清洁，对环境污染较小，但生产所用的酶价格昂贵，生产成本高；发酵法的缺点是生产周期长。因此，寻找到一种生产成本低且环境污染小的提取工艺，提高甲壳素的可开发利用性，成为近年来科学家广泛关注的热点问题之一。离子液体是由有机阳离子和无机阴离子组成的盐，在常温下呈液态。近年来因其具有性能稳定，无污染，易回收，且在提高反应速率、选择性和催化作用等方面呈现明显优势而备受关注，享有“绿色溶剂”之誉。在甲壳素溶解和催化裂解中也有相关应用，周雅文等采用常规咪唑类离子液体溶解虾壳，发现虾壳在离子液体中的溶解产物主要是甲壳素，且离子液体是甲壳素的直接溶剂。但由于其生物降解性差，具有一定的毒性，且成本是普通溶剂的2～4倍甚至更高，因此难以得到广泛应用。而低共熔离子液体作为一种特殊的离子液体，是由2种或3种组分在一定温度下经简单机械混合，以氢键相互作用而自缔合形成的一种共熔盐，既具有蒸汽压低、溶解性和导电性优良、电化学稳定窗口宽等离子液体的性质，也具备成本低、制备简单、无毒性、可生物降解等独特的特性，且合成过程原子利用率达100％，是一种新型的绿色溶剂。但是其在对甲壳素的提取方面尚无应用。本发明公开的是以绿色环保且成本低廉的新型氯化胆碱/硫脲低共熔离子液从虾蟹壳中分离提取甲壳素的方法。

发明内容

本发明的目的：针对现有的甲壳素提取方法中所存在的上述问题，本发明提供一种工艺简单、生产成本低且环境污染小的甲壳素提取方法。

本发明技术方案：以新鲜的虾、蟹壳作为制备甲壳素的原料，采用氯化胆碱、硫脲两种原料制备低共熔离子液体，按一定液料比对虾蟹壳粉进行溶解，控制反应温度、反应时间，最后通过离心、分离、干燥得到甲壳素。

一种低共熔离子液体提取虾蟹壳中甲壳素的方法，主要包括以下步骤：

(1)虾蟹壳前期处理：去除虾蟹壳内外表面的异物，用水反复冲洗后，浸泡在乙醇溶液中，再多次用水冲洗后经烘干、磨碎、过筛，取100目以下粉末备用；

(2)低共熔离子液体的制备：将氯化胆碱和硫脲按摩尔比1∶(0.5～1.5)混合置于反应容器中，在温度80℃～100℃的条件下搅拌直至全部变成无色透明液体，即得到低共熔离子液体；