[发明专利]从海洋生物质中提取甲壳素纳米微纤的方法

说明书

本发明公开了一种从海洋生物质中提取甲壳素纳米微纤的方法。以海洋生物质为原料制得粗甲壳素；将所得粗甲壳素与正辛醇或乙二胺室温下搅拌1～3天，过滤水洗，配成粗甲壳素水基悬浮液；将所得粗甲壳素水基悬浮液放置行星式球磨机上进行球磨，转速均控制为100～400转每分钟；将球磨后的悬浮液放入捣碎机中，室温下进行捣碎处理10～30分钟；将捣碎后的悬浮液用140目的滤布过滤，除去残存的大颗粒物质，得到滤液即为制备的甲壳素纳米微纤悬浮液。本发明的制备工艺相对简便，具有常温常压、制备过程环保无毒害、能耗相对较低、无需大型昂贵设备产率高(80‑90％)、产品质量稳定的优势。

技术领域

本发明属于生物高分子邻域，涉及一种甲壳素纳米微纤的新型制备方法。

背景技术

甲壳素是一种可再生、可生物降解、价廉易得的环境友好型天然高分子，在自然界中含量丰富。甲壳素有α和β两种晶型结构，虾壳14％-25％的α-甲壳素，蟹壳含有15％-20％的α-甲壳素，乌贼骨含有30％的β-甲壳素，从甲壳素中提取的甲壳素纳米微纤长度为1-30μm，直径在5-100nm之间。甲壳素纳米微纤以其优异的力学性能(较高的杨氏模量、断裂强度以及较低的热膨胀性等)，良好的生物相容性、生物可降解性、可再生性和持续性，不仅广泛应用于复合材料中的增强填料，也可以作为一种天然生物质纳米材料，应用于食品包装、医药、农药添加剂等领域。日本科学家已有研究报道，利用甲壳素纳米微纤的光学透明性，在甲基丙烯酸树脂基体中加入甲壳素纳米微纤，获得光学透明的纳米复合材料。由于甲壳素纳米微纤的力学增强效应，树脂的杨氏模量增加至3.0GPa以上，拉伸强度显著增至44MPa，可以作为一种新型的生物可降解包装材料。加拿大科学家报道了甲壳素纳米微纤的手性识别性质，在相应的外消旋氨基混合物中，谷氨酸、苯丙氨酸和赖氨酸的右旋体通过甲壳素纳米微纤膜的速度要快于其左旋体，这就为医学、农药、液晶等方面的手性化合物的拆分提供了一种新的可能，在未来甲壳素纳米微纤可能会成为手性拆分膜的新替代物。

尽管甲壳素纳米微纤已有广泛研究基础和众多潜在应用前景，传统的制备甲壳素纳米微纤的方法仍然存在诸多缺陷：采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)氧化法虽然能保证其氧化前后结晶度基本不变，但使用的化学试剂毒性高，对人体有害，产物也会部分降解成水溶性多聚醛糖，导致产率极低。并且在TEMPO氧化化学制备甲壳素纳米微纤的过程中，甲壳素化学结构分子上C6位的羟基被氧化为羧基，部分破坏了甲壳素纳米微纤的原始化学结构，不利于其后续应用；而日本和欧美开发出的高压均质设备(日本SangyoMasuko公司、美国Microfluidics公司等)，虽然可以制备出化学结构稳定的甲壳素纳米微纤，然而设备造价很高，核心技术被国外公司垄断，难以在国内实验室、工业应用广泛推广使用。因此，研发出一种避免高毒害试剂，简单易行，不涉及造价高昂处理设备，结构性质稳定的甲壳素纳米微纤制备方法，是突破国外技术封锁、实现该领域核心技术自主化、推动这种生物质纳米粒子在众多领域应用的关键。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于连续物理机械处理从海洋生物质中提取甲壳素纳米微纤的方法，制备出结构性质稳定的甲壳素纳米微纤。

从海洋生物质中提取甲壳素纳米微纤的方法，包括以下步骤：

1)粗甲壳素的制备：以海洋生物质为原料制得粗甲壳素；

2)溶胀：将所得粗甲壳素与正辛醇或乙二胺室温下搅拌1～3天，过滤水洗，配成粗甲壳素水基悬浮液；

3)球磨：将所得粗甲壳素水基悬浮液放置行星式球磨机上进行球磨，使用直径为0.25mm的球磨子进行球磨处理4～48小时，或使用直径为0.8～1.0mm的球磨子进行球磨处理8～96小时，转速均控制为100～400转每分钟；

4)捣碎：将球磨后的悬浮液放入捣碎机中，室温下进行捣碎处理10～30分钟；

5)过滤：将捣碎后的悬浮液用140目的滤布过滤，除去残存的大颗粒物质，得到滤液即为制备的甲壳素纳米微纤悬浮液。