[发明专利]一种利用南极磷虾壳制备羧甲基壳聚糖的方法

说明书

本发明涉及壳聚糖衍生物的制备领域，针对现有羧甲基壳聚糖制备步骤多、试剂危险的问题，提供一种利用南极磷虾壳制备羧甲基壳聚糖的方法，包括以下步骤：1）预处理：将南极磷虾壳洗净、烘干、粉碎过筛，依次脱钙、脱蛋白、脱色；2）将步骤1）的产物加入氢氧化钠溶液中120‑140℃反应4‑7h，反应结束后调至中性、过滤、干燥得到壳聚糖；3）将壳聚糖溶于醋酸溶液中，加入甲醇稀释并搅拌得到壳聚糖溶液，将琥珀酸酐溶于丙酮中，加入所述壳聚糖溶液中，反应得到黏性溶液，调pH为9‑11，用丙酮溶液洗，冷冻干燥得到羧甲基壳聚糖。本发明在省去碱化处理、避免使用异丙醇和氯乙酸的情况下，仍有较高的取代度，改善操作环境、简化流程。

技术领域

本发明涉及壳聚糖衍生物的制备领域，尤其是涉及一种利用南极磷虾壳制备羧甲基壳聚糖的方法。

背景技术

南极磷虾处理过程中会产生大量的虾头、虾壳等废弃物，大部分被排放入海，不仅造成资源的严重浪费，而且污染海洋生态环境。磷虾甲壳中含有大量的甲壳素，并且磷虾个体小、虾壳薄，易于从中提取出甲壳素。将甲壳素去乙酰化可以得到壳聚糖，但是壳聚糖本身分子量较大，水溶性差，人体利用度低，其应用受到了限制，因此可以对其进行化学修饰，使其成为功能性生物材料。羧甲基壳聚糖作为一种壳聚糖衍生物，具有多种特性如良好的生物可降解性、生物相容性、黏附性等，可以广泛应用于生物技术、医药、吸附材料等领域。更重要的是，在药物传递体系中，由于羧甲基壳聚糖含有氨基和羧基，当遇到溶酶体弱酸性环境时，会发生可逆质子化-去质子化反应，发挥pH响应的作用；将其应用在吸附污染物（如重金属及染料）时可以增强污染物与吸附剂之间的相互作用。

目前，工业化生产采用较多的羧甲基壳聚糖制备方法是以壳聚糖粉为原料，经碱化处理后，在异丙醇反应溶剂中滴加氯乙酸进行接枝反应，生产过程存在诸多问题：1、碱化过程需要氢氧化钠浓碱液及高温处理，制备过程消耗的碱量及后处理到中性时用水量较多；2、壳聚糖制备羧甲基壳聚糖反应前期氯乙酸与氢氧化钠中和，剧烈放热，氯乙酸大量水解，导致二甘醇酸等副产物较多，羧化度易受温度波动的影响，反应速度慢，时间较长约20小时以上，后处理提纯时工序复杂，成本较高；3、氯乙酸的危害性：剧毒、可燃、具有刺激性和腐蚀性，可致人体灼伤，工业生产用的氯乙酸溶液为固体氯乙酸加乙醇配制，加速了其挥发性，吸入高浓度该品蒸气或皮肤接触其溶液后，可迅速大量吸收，造成急性中毒，经常接触低浓度该品酸雾，可有头痛、头晕现象，受高热分解产生有毒的腐蚀性烟气，所以氯乙酸在运输、储存及使用等各环节中均存在风险，给工业化生产造成严重影响。

发明内容

本发明为了克服现有羧甲基壳聚糖制备步骤多、试剂危险的问题，提供一种利用南极磷虾壳制备羧甲基壳聚糖的方法，在省去碱化处理、避免了异丙醇和氯乙酸使用的情况下，仍有较高的取代度，极大的改善了生产操作环境、简化了生产流程。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用南极磷虾壳制备羧甲基壳聚糖的方法，包括以下步骤：

1）预处理：将南极磷虾壳洗净、烘干、粉碎过60-80目筛，依次脱钙、脱蛋白、脱色；

2）脱乙酰化：将步骤1）的产物加入氢氧化钠溶液中120-140 ℃反应4-7 h，反应结束后调pH至中性、过滤、干燥得到壳聚糖；

3）羧甲基化：将壳聚糖溶于醋酸溶液中，加入甲醇稀释并搅拌得到壳聚糖溶液，将琥珀酸酐溶于丙酮中，加入所述壳聚糖溶液中，反应10-20 h得到黏性溶液，用NaOH溶液调整pH为9-11，用丙酮溶液洗，冷冻干燥得到羧甲基壳聚糖。