一种甲壳素的提取方法技术

本发明专利技术提供了一种甲壳素的提取方法，所述提取方法包括：使用低共熔离子液体脱除甲壳纲动物壳中的蛋白质和灰分，分离提取得到甲壳素；本发明专利技术所提供的低共熔离子液体提取甲壳素的方法与传统提取甲壳素的方法相比，不仅能缩短提取周期，还具有工艺简单、提取彻底、不产生副产物、重复利用且保护环境等优点；尤其是氯化胆碱苹果酸低共熔离子液体，脱灰分率能达到99％以上，脱蛋白率可达到93％左右，对灰分和蛋白脱除彻底，提取甲壳素的效率极高；因此，本发明专利技术提取甲壳素的方法对于应用具有十分重要的意义。

A method for extracting chitin

The invention provides an extraction method of chitin, the extraction method includes: removing the protein and ash from the crustacean animal shell by using the low eutectic ionic liquid, separating and extracting chitin; the method of extracting chitin by the low eutectic ionic liquid provided by the invention is not compared with the traditional method of extracting chitin. It can only shorten the extraction period, but also has the advantages of simple process, thorough extraction, no by-products, reuse and environmental protection; especially the low-melt ionic liquid of choline malic acid chloride, ash removal rate can reach 99%, protein removal rate can reach 93%, ash and protein removal thoroughly, chitin extraction. Therefore, the method for extracting chitin by the invention is of great significance for application.

【技术实现步骤摘要】
一种甲壳素的提取方法
本专利技术属于分离提取领域，涉及一种甲壳素的提取方法，尤其涉及一种采用低共熔离子液体提取甲壳纲动物壳中甲壳素的方法。
技术介绍
离子液体是完全由阴、阳离子组成的液体。由于离子液体的高度可调性、化学性质稳定、蒸汽压低、热稳定性好和导电性强等优异的性能，已成为有机合成、催化，萃取，电化学，分析，生物技术等领域的重要参与者。然而，离子液体的实际合成过程复杂，并非完全绿色，其中包括使用咪唑和吡啶类离子液体，这类离子液体具有传统有机溶剂的一些缺点，比如：不可生物降解，对环境和水生生态系统都有毒性，而且成本较高，上述缺点限制了离子液体大规模工业化的应用和发展。因此，获取合成简单、经济且更为绿色的离子液体具有重要意义。低共熔溶剂作为常规材料的绿色替代品，是由适当的氢键受体(HBA)和供体(HBD)组成，它们能够自我缔合通过氢键相互作用形成低共熔物且比各个组分的熔点低，与传统的离子液体相比，虽然低共熔溶剂表现出与传统使用的离子液体几乎相同的物理化学性质，但它们更多由于其便宜的成本和环保的性质而具有优势。针对这些显著优势，低共熔熔剂可以用作一些生物聚合物的提取和溶解介质包括甲壳素、纤维素，木质素和淀粉等，其次在化学，催化，有机合成，萃取过程，电化学和材料化学等许多领域的研究也越来越受到关注。简而言之，低共熔熔剂可归为一类新型离子液体，是一类在低于100℃温度下形成的液体低熔点盐，是化学和相关行业未来的绿色性能溶剂。甲壳素是由β-(1→4)连接的2-乙酰氨基-2-脱氧-d-吡喃葡萄糖(N-乙酰-d-葡糖胺)残基链组成的天然氨基多糖,是继纤维素之后最丰富的天然聚合物其生物活性，生物相容性，低毒性使其适用于控制药物释放配方、化妆品、食品保鲜、肥料或可生物降解的包装材料中，而其能够同时吸收金属离子和疏水有机化合物，使其可用于废水处理和其它工业应用中。甲壳素主要存在于甲壳纲的外骨骼中，如虾壳和蟹壳，壳由三种基本元素构成，即甲壳素，矿物质和蛋白质，甲壳素充当骨架，而矿物质主要是无机碳酸盐，赋予壳体必要的强度。甲壳素的分离需要从原料中去除矿物质和蛋白质成分，甲壳素生产的传统工艺分别用强酸和强碱去除矿物质和脱蛋白质的处理，但这种方法会产生大量的腐蚀性酸碱废水，并可能带来严重的环境问题。为了克服这个缺陷，相关研究人员已经进行了许多关于利用包括酶促反应和微生物发酵在内的生物学方法的研究，利用这些方法，能避免上述环境问题的污染，但发酵周期较长，工艺复杂；另外，微生物法因脱灰分和脱蛋白同时进行，导致脱除不彻底，而且需要特定发酵的菌株。CN103757079A公开了一种甲壳素的分离提取工艺方法，所述方法以甲壳类动物废弃物为原料加工生产水解蛋白与甲壳素，其先将虾壳或蟹壳烘干，再粉碎至40-80目投入酶切罐中加水并搅拌，在常温下静置溶胀；然后，将酶切罐加热至51-55℃，按投入虾壳粉原料0.6％的重量百分比加混合酶，调整pH值为6.5-7.5，搅拌酶切后压滤得酶切精滤液和净虾壳粉；将精滤液离心分离，下层剩余液体经脱色、二次精滤后，脱盐，再经真空浓缩、喷雾干燥得水解蛋白粉产品；将净壳粉加盐酸液浸泡脱钙后加氢氧化钠至中性后经过滤、清洗、烘干得甲壳素。该专利技术的方法比较复杂，盐酸等强腐蚀性溶液的使用量不当会造成环境污染。因此，亟需提供一种操作简单，提取彻底、缩短周期的制备甲壳纲动物壳中甲壳素的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种采用低共熔离子液体提取甲壳纲动物壳中甲壳素的方法。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种甲壳素的提取方法，其特征在于，所述提取方法包括：使用低共熔离子液体脱除甲壳纲动物壳中的蛋白质和灰分，分离提取得到甲壳素。在本专利技术中，通过使用低共熔离子液体，一步除去甲壳纲动物壳中的蛋白质和灰分，直接分离提取就可得到甲壳素，相比于利用酶提取等其他提取方法，其制备工艺简单、生产成本低、同时反应完全，不产生副产物，是一种优良的提取方法。低共熔离子液体可通过断裂蛋白质、碳酸钙和甲壳素之间的化学键，使甲壳素与蛋白质和碳酸钙分离，从而高效、快速提取甲壳素。优选地，所述低共熔离子液体的制备方法包括：将第一化合物与第二化合物混合加热得到所述低共熔离子液体。在本专利技术中，通过第一化合物作为氢键受体，第二化合物作为氢键供体，通过氢键相互作用自我缔合形成低共熔熔剂。优选地，所述第一化合物包括氯化胆碱或甜菜碱式碱盐。优选地，所述第二化合物包括尿素、甘油、乙二醇或苹果酸中的任意一种。优选地，所述第一化合物与第二化合物的摩尔比为(1-5):(1-10)，例如可以是5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10等。优选地，所述混合加热的温度为50-130℃，例如可以是50℃、60℃、65℃、68℃、70℃、75℃、78℃、79℃、80℃、82℃、83℃、85℃、90℃、100℃、110℃、120℃或130℃等。优选地，所述低共熔离子液体包括氯化胆碱尿素离子液体、氯化胆碱甘油离子液体、氯化胆碱乙二醇离子液体、甜菜碱式碱盐尿素离子液体或氯化胆碱苹果酸离子液体中的任意一种，优选为氯化胆碱苹果酸离子液体。在本专利技术中，制备低共熔离子液体的过程中：氯化胆碱尿素离子液体、氯化胆碱甘油离子液体、氯化胆碱乙二醇离子液体、甜菜碱式碱盐尿素离子液体优选均以摩尔比1:2混合，氯化胆碱苹果酸离子液体优选以摩尔比1:1混合，在无水条件和搅拌下，加热直至形成均一稳定的透明液体，最后密封保存。本专利技术所提供的低共熔离子液体，具有制备简单、低熔点、低成本、热稳定性高、溶解性好的特点；尤其是氯化胆碱苹果酸离子液体，其直接脱灰分的效率可达到99％，脱蛋白达到93％左右，具有与传统化学法相当的脱蛋白和灰分的效率，同时还具有传统化学法所不具备的无毒无害，安全性高的优势，并且成本低，制备方法简单，对于应用和工业生产具有非常重要的意义。在本专利技术中，如果使用氯化胆碱搭配其他酸性试剂制备离子液体，则效果较差，制备出的离子液体对于蛋白的脱除效率低，低于50％，这是由于制备出的离子液体黏度太高，过于粘稠，流动性差，导致提取困难，限制了蛋白的脱除效率，从而降低了甲壳素的提取率。优选地，所述甲壳纲动物壳包括虾壳或蟹壳。优选地，所述甲壳纲动物壳还包括使用酸进行预处理。在本专利技术中，使用酸进行预处理的步骤在将甲壳纲动物壳与低共熔离子液体混合之前进行。优选地，所述酸包括无机酸或有机酸。优选地，所述酸为有机酸。优选地，所述有机酸为柠檬酸。甲壳纲动物壳主要由三种基本元素构成，即甲壳素，矿物质和蛋白质，甲壳素充当骨架，而矿物质主要是无机碳酸盐，赋予壳体必要的强度。虾、蟹壳中的甲壳素与蛋白质是共价结合，是以蛋白聚糖的形式存在的，同时伴生有碳酸钙。蛋白质以甲壳素为骨架，沿甲壳素层以片状生长；无机盐呈蜂窝状多孔的结晶结构，充填在甲壳素与蛋白质组成的层与层之间的空隙中。因虾壳甲壳素与蛋白和碳酸钙的结合方式，致使其中四种不含酸性组分的低共熔离子液体直接脱灰分有一定的阻碍。在本专利技术中，氯化胆碱尿素离子液体、氯化胆碱甘油离子液体、氯化胆碱乙二醇离子液体和甜菜碱式碱盐尿素离子液体四种不含酸性组分的低共熔离子液体能直接断裂甲壳素与蛋白质之间的化学键，致本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甲壳素的提取方法，其特征在于，所述提取方法包括：使用低共熔离子液体脱除甲壳纲动物壳中的蛋白质和灰分，分离提取得到甲壳素。

【技术特征摘要】
1.一种甲壳素的提取方法，其特征在于，所述提取方法包括：使用低共熔离子液体脱除甲壳纲动物壳中的蛋白质和灰分，分离提取得到甲壳素。2.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述低共熔离子液体的制备方法包括：将第一化合物与第二化合物混合加热得到所述低共熔离子液体；优选地，所述第一化合物包括氯化胆碱或甜菜碱式碱盐；优选地，所述第二化合物包括尿素、甘油、乙二醇或苹果酸中的任意一种；优选地，所述第一化合物与第二化合物的摩尔比为(1-5):(1-10)；优选地，所述混合加热在无水条件下进行；优选地，所述混合加热的温度为50-130℃。3.根据权利要求1或2所述的提取方法，其特征在于，所述低共熔离子液体包括氯化胆碱尿素离子液体、氯化胆碱甘油离子液体、氯化胆碱乙二醇离子液体、甜菜碱式碱盐尿素离子液体或氯化胆碱苹果酸离子液体中的任意一种，优选为氯化胆碱苹果酸离子液体。4.根据权利要求1-3中任一项所述的提取方法，其特征在于，所述甲壳纲动物壳包括虾壳或蟹壳。5.根据权利要求4所述的提取方法，其特征在于，所述甲壳纲动物壳还包括使用酸进行预处理；优选地，所述酸包括无机酸或有机酸；优选地，所述酸为有机酸；优选地，所述有机酸为柠檬酸。6.根据权利要求1-5中任一项所述的提取方法，其特征在于，所述分离提取的方法包括将甲壳纲动物壳进行加热提取；优选地，所述加热提取包括微波提取、煎煮提取或回流提取中的任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛相朝，黄文灿，薛长湖，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37