甲壳素生产工艺的优化

于爱茹 李琦

摘要 传统工艺提取甲壳素的副产物中存在氯化钠，增加了甲壳素的开发利用难度。本实验以蟹壳为原料，研究以硝酸脱钙，氢氧化钾脱蛋白和乙酰。最佳生产流程条件为：35℃条件下，硝酸酸浓度8%、料液比1:10、时间120min，脱钙率达98%；最佳脱蛋白条件为：氢氧化钾浓度10%，时间120min、温度85℃，料液比1:10，脱蛋白率达98.5%。改良工艺避免了产物中残留氯化钠，还能生产硝酸钾，硝酸钙等可用于肥料生产的工业原料。

关键词：蟹壳；甲壳素；甲壳素；工艺优化

引言

甲壳素，系统命名为：N-乙酰-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖（简称为N-乙酰氨基葡萄糖），早在1811年法国科学家就在霉菌中发现了甲壳素，据统计发现自然界中的生物每年产生的甲壳素约为100亿吨^[1]，是自然界中产量第二大可再生资源^[2]。随着日益增长的环境压力和人们环保意识的增强，海洋可再生资源的开发和利用已成为研究的热点。

甲壳素的浸出方法主要包括化学法，又称酸碱法，其步骤分为盐酸脱钙，氢氧化钠脱蛋白，产物中不可避免混杂氯化钠^[3-5]，因此，传统提取工艺获得的甲壳素需要进一步除去氯化钠才能使用。本研究拟通过改良工艺，避免产物中残留氯化钠，大大提高生产效率。

1试验方法

1.1蟹壳脱钙的测定

取6个洁净的500mL烧杯，各加入10g蟹壳，按照料液比1:10分别加入2%、4%、6%、8%、10%、12%的硝酸，35℃水浴加热，并不断搅拌，反应120min后，过滤，再用蒸馏水洗涤3遍，收集滤液和洗涤液，定容至1000mL，移取20mL定容后的滤液于锥形瓶中，采用EDTA滴定法检测钙含量。

1.2蟹壳脱蛋白的测定

取6个洁净的500mL烧杯，各加入10.00g脱钙后的蟹壳粉末，按照料液比1:10分别加入浓度为4%、6%、8%、10%、12%、14%的氢氧化钾，在 85℃水浴的条件下，反应120min后，过滤，收集滤液和洗涤液，定容至1000mL，取10mL洁净的比色管，加入0.10mL定容后的溶液和5.00mL考马斯亮蓝G-250均匀混合，放置5min，用1cm比色皿取样比色，记录吸光度值A595。

2实验结果

2.1硝酸浓度度对脱钙的影响

根据表1可知，六组不同硝酸浓度的试验中，当硝酸浓度低于8%时，滤液中钙浓度随着碱浓度的增加而增加，而当硝酸浓度大于等于8%时，滤液中的钙浓度相差不大。

表1硝酸浓度度对脱钙的影响

序号	C（酸）%	V (EDTA) mL	C（Ca） g/L
1	2	0.94	0.75
2	4	1.01	0.81
3	6	1.05	0.84
4	8	1.10	0.88
5	10	1.11	0.89
6	12	1.10	0.88

2.2料液比对脱钙的影响

六组不同料液比的试验中，只有料液比为1:5时滤液中的钙含量较低，而其他五组实验结果中滤液的钙含量几乎相同。

综合上表可知，蟹壳脱钙的最佳条件为：硝酸浓度为10%、反应时间为120min、反应温度为35℃、料液比为1:10，脱钙率为98%。

2.3碱浓度对脱蛋白的影响

根据表2可知，六组不同氢氧化钾浓度的试验中，当氢氧化钾浓度低于10%时，滤液中蛋白质含量随着碱浓度的增加而增加，而当氢氧化钾浓度大于等于10%时，滤液中的蛋白质含量相差不大。

表2碱浓度对脱蛋白的影响

序号	C（KOH）%	吸光值	蛋白含量g/L
1	2	0.363	0.38
2	4	0.428	0.45
3	6	0.549	0.58
4	8	0.577	0.61
5	10	0.604	0.64
6	12	0.606	0.64

2.4料液比对脱蛋白的影响

六组不同料液比的试验中，只有料液比为1:5时滤液中的蛋白质含量较低，而其他五组实验结果中滤液的蛋白质含量几乎相同。

综上可知蟹壳脱蛋白的最佳条件为：氢氧化钾浓度为10%、反应时间为120min、反应温度为35℃、料液比为1:1，蛋白去除率可达98.5%。

3讨论

当硝酸浓度为8%、反应时间为120min、反应温度为35℃时，能将钙脱干净。料液比为1:5时脱钙率较低，而料液比为1:10时就能将钙脱干净。当硝酸浓度为10%、反应时间为120min、反应温度为85℃时，能将蛋白脱干净。料液比为1:5时脱钙蛋白率较低，而料液比为1:10时能将蛋白脱干净。

与相关研究相比，本实验所用浓度为8%的硝酸浓度要高于其实验所用4%浓度的盐酸浓度^[6]，但本实验所需时间仅为120min要远低于其反应时间10h，且本实验所用的硝酸在整个实验流程中可与之后实验所用氢氧化钾中和从而产生可用于肥料生产的硝酸钾，与相关报道所用氢氧化钠浓度同为45%^[7]，但本工艺不会产生难以除去的氯化钠，此外本实验可将脱钙率控制在98%以上，高于传统方法82.6%的蛋白去除率^[8]，且本实验所需时间仅为120min，与72h的脱蛋白时间相比，效率要高得多。

4结论

本实验优化了甲壳素生产工艺：硝酸浓度8%、温度35°C、料液比1:10、时间为120min，脱钙率98%；最佳脱蛋白条件为：氢氧化钾浓度10%、温度85°C、时间120min，蛋白去除率98%以上。

参考文献样式：b标题 不编号

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