[发明专利]一种季铵盐离子液体一步制备虾蟹壳中甲壳素的方法

说明书

本发明公开了一种季铵盐离子液体制备虾蟹壳中甲壳素的方法，属于化学、化工、生物领域。该方法以来源广泛的虾蟹壳为原料，通过水洗、粉碎、干燥等步骤获得虾蟹壳粉末。将该粉末与季铵盐离子液体混合、加热搅拌，通过季铵盐离子液体将虾蟹壳中的碳酸钙和蛋白质等杂质溶解去除，而后将虾蟹壳中不溶于季铵盐离子液体的甲壳素水洗、冷冻干燥得到甲壳素成品。本发明涉及工艺流程简单，从原料到成品只使用了一种季铵盐离子液体，无需酸、碱或其它药剂，一步溶解反应可得纯度≥85％的甲壳素成品。将其作为原料可以制备壳聚糖、寡糖和氨基葡萄糖等甲壳素衍生产品。

技术领域

本发明涉及一种离子液体从虾蟹壳中制备甲壳素的方法，特别是一种季铵盐离子液体制备甲壳素的方法，属于化学、化工、生物领域。

背景技术

甲壳素是自然界中仅次于纤维素的第二大类多糖物质，由N-乙酰氨基-D-葡萄糖环通过β-(1,4)糖苷键连接而成的直链状聚合物，在地球上有着极为丰富的生物量，主要存在于虾蟹等甲壳动物的外壳中，同时也是目前发现的唯一带正电荷的碱性多糖类物质，对带负电荷的各类有害物质具有优异的吸附作用，在食品、化工、生物医药等领域有着广泛的应用前景。

工业上甲壳素的制备方法是在强酸浓碱条件下去除虾蟹壳中的无机盐和蛋白质获得甲壳素。尽管该方法技术成熟，但生产流程长、成本高，而且大量酸碱的使用也必将损害环境。而近年来发展的一些改进技术，如复合酶和有机酸处理、发酵法、微生物提取法，由于成本高、效率低，亦无法获得工业级应用而停滞于实验室规模。除此之外，人们还尝试将甲壳素溶解于某些特定的溶剂中，而后通过反萃剂将其再生出来。目前已公开报道的甲壳素溶剂有：强碱无机盐体系(LiCNS、Ca(CNS)₂、CaI₂、CaBr₂、CaCl₂)、强碱低温体系(NaOH/尿素、NaOH/CS₂、)、强酸极性溶剂体系(二氯醋酸、三氯醋酸、氯代醇)、氯化锂/酰胺体系、氟化溶剂等、离子液体体系([C₂mim]OAc、[C₄mim]OAc、[C₄mim]Cl、[Amim]Br等)。但是，溶解后的甲壳素需要使用大量水或醇将其再生出来，使得生产流程冗长，且增加了生产成本，而且还易造成产物降解、溶剂残留、生态环境等问题，一般仅局限于实验室小规模试制。目前尚未见利用单一溶剂一步从虾蟹壳中获得高纯甲壳素的方法的报道。

发明内容

本发明克服了现有离子液体溶解虾蟹壳再生制备甲壳素中存在的问题，提出了去除碳酸钙和蛋白质从而获得较高纯度甲壳素的方法。利用单一的季铵盐离子液体一步将虾蟹壳中的碳酸钙和蛋白质等非甲壳素成分溶出而得到甲壳素成品。制备的甲壳素的纯度和收率高，且该方法操作简单、流程短、效率高、易于工业化生产。

本发明所提供的从虾蟹壳制备甲壳素的方法，其特征在于将虾蟹壳水洗、烘干、粉碎得到虾蟹壳粉末。将该粉末与季铵盐离子液体按一定的比例混合，加热搅拌反应，得到季铵盐离子液体/虾蟹壳混合液。反应结束后在混合液直接加水或醇洗涤，而后干燥得到了甲壳素成品。

所述的虾蟹壳粉碎后，用水抽滤直至两次抽滤得到的滤液的电导率相差不超过2％，滤液的电导率由电导率仪测定。

所述粉碎后虾蟹壳的粒径为40～150目。

所述的季铵盐离子液体的结构式为其中R可为甲基或乙基的一种或几种，X可为CH₃SO₃^-或HSO₄^-。

所述虾蟹壳粉末重量为季铵盐离子液体重量的2～8％。

所述的加热温度为100～130℃。

所述的反应时间为4～24h。

所述的醇可为甲醇、乙醇。