[发明专利]一种高脱乙酰度和高分子量的壳聚糖及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高脱乙酰度和高分子量的壳聚糖及其制备方法，制备方法为：将甲壳素在强碱溶液中溶解后得到甲壳素‑强碱溶液，再通过在温度为0～10℃的条件下补加强碱溶液的方式将甲壳素‑强碱溶液中的强碱含量提升至35～45wt％后，在温度为70～100℃的条件下进行脱乙酰反应制得壳聚糖，强碱为KOH或NaOH，脱乙酰反应具体是在油浴加热器或微波反应器中进行的；制得的壳聚糖的脱乙酰度为80～95％，粘均分子量为7.9×10⁵～9.0×10⁵g/mol。本发明的制备方法在均相条件进行脱乙酰，降低了强碱的浓度和脱乙酰反应的温度，工艺简单，条件温和，显著提高了壳聚糖分子量；制得的壳聚糖脱乙酰度高且分子量高，极具应用前景。

技术领域

本发明属于壳聚糖制备技术领域，涉及一种高脱乙酰度和高分子量的壳聚糖及其制备方法。

背景技术

壳聚糖又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的。自1859年法国人Rouget首先发现壳聚糖以来，由于壳聚糖的的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能，这种天然高分子越来越受到了各行各业广泛关注，现已广泛应用于医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域。

目前壳聚糖主要是甲壳素在浓NaOH、高温下脱除乙酰基制得的，甲壳素的脱乙酰反应本质上为酰胺键在碱性条件下的水解反应，但甲壳素的分子内与分子间氢键相互作用使甲壳素形成微纤维网状的高度结晶有序结构，由排列有序的结晶区和排列无序的无定形区交错排列，从而使甲壳素结晶区在三维空间上是规则的、伸直的、紧密的有序排列，无定形区则是由疏松的分子链无规则卷曲和相互缠结而成的，在脱乙酰化过程中，由于甲壳素的这种半结晶结构，严重阻碍了OH^-对乙酰氨基的进攻，这极大地影响了脱乙酰效果。为提高脱乙酰效果需要增加NaOH浓度来促进OH^-克服空间位阻，升高反应温度促进了乙酰氨基水解成氨基实现甲壳素的脱乙酰化。然而，甲壳素粉末直接在高浓碱且高温条件下反应，由于碱浓度过高及反应温度过高，虽然其促进了甲壳素的脱乙酰化，也促进了破坏壳聚糖的碳链骨架造成分子链断裂，这导致壳聚糖的分子量降低，其难以找到分子量较高的壳聚糖，无法同时兼顾壳聚糖的高脱乙酰度和高分子量。如专利CN200710168573.5公开了一种利用虾壳制备高脱乙酰度及高黏度壳聚糖的方法，其是在非均相、碱浓度为40～50wt％且温度为100℃的条件下进行微波脱乙酰反应，反应后将得到的壳聚糖与NaOH的乙醇溶液继续进行脱乙酰反应，虽然其能够制得高脱乙酰度的壳聚糖，但其操作繁琐，且碱浓度和反应温度高，制得壳聚糖分子量低；专利CN201310676454.6公开了一种以南极磷虾为原料的超高脱乙酰度壳聚糖的制备方法，其是在除矿物质蛋白及脂类后，在质量分数为50％的氢氧化钠溶液中110℃回流脱乙酰，虽然其能够制得高脱乙酰度的壳聚糖，但高温和高碱浓度会严重影响壳聚糖的分子量。

而壳聚糖的分子量又将直接影响其力学性能，当前壳聚糖较低的分子量已经严重影响了壳聚糖在各领域的应用。

因此，开发一种能够兼顾壳聚糖的高脱乙酰度和高分子量的制备方法极具现实意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的难以兼顾壳聚糖的高脱乙酰度和高分子量的缺陷，提供一种能够兼顾壳聚糖的高脱乙酰度和高分子量的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高脱乙酰度和高分子量的壳聚糖的制备方法，将甲壳素在低浓度强碱溶液中溶解后得到甲壳素-强碱溶液，再通过在温度为0～10℃的条件下补加高浓度强碱溶液的方式将甲壳素-强碱溶液中的强碱含量提升至35～45wt％后，在温度为70～100℃的条件下进行脱乙酰反应制得高脱乙酰度和高分子量的壳聚糖。