本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種殼聚糖的制備方法。

背景技術(shù)：

殼聚糖又名脫乙酰甲殼素、可溶性甲殼素和聚氨基葡萄糖，其化學(xué)名稱為β-(1→4)-2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖，系甲殼素用濃堿處理后脫去乙?；玫降漠a(chǎn)物。

甲殼素又名幾丁質(zhì)、甲殼質(zhì)等，是許多低等動(dòng)物特別是節(jié)肢動(dòng)物如蝦、蟹、昆蟲等外殼的重要成分(約含10-30％)，也存在于低等植物如菌藻類和真菌的細(xì)胞壁中，它是由2-乙酰氨基-2-脫氧-D-葡萄糖的基本單元經(jīng)β(1→4)糖苷鍵連接的天然高分子聚合物，是迄今為止唯一發(fā)現(xiàn)的陽離子動(dòng)物纖維和唯一的堿性多糖。甲殼素及其衍生物具有許多獨(dú)特的功能和特性，在環(huán)保、食品、醫(yī)藥、制作功能材料、農(nóng)林業(yè)、輕紡工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和廣闊的應(yīng)剛前景，隨著甲殼素及其衍生物化學(xué)研究的不斷深入，甲殼素產(chǎn)業(yè)將會(huì)在本世紀(jì)得到蓬勃發(fā)展。

目前甲殼素的來源主要為蝦、蟹殼和昆蟲甲殼，其中昆蟲甲殼中甲殼素含量較高，鈣和重金屬含量低，雜質(zhì)少，純度高，質(zhì)量好，提取過程中對水、酸、堿消耗少，生產(chǎn)成本低，因此，昆蟲甲殼素要優(yōu)于蝦、蟹甲殼素。

中國專利CN102321192A提供了一種蠅蛆殼聚糖制備方法，將蠅蛆外殼采用鹽酸攪拌浸泡離心后，取沉淀物物加入氫氧化鈉水溶液中去除廢物，再經(jīng)脫色得到粗制蠅蛆甲殼素，再經(jīng)微波加熱法脫去乙?；玫綒ぞ厶?。該法所制殼聚糖的脫乙酰率較高，但由于殼聚糖的制備中使用了大量的濃堿，使得殼聚糖的分子鏈大量斷裂，降低了其分子量和純度，限制了產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種殼聚糖的制備方法，操作簡便、設(shè)備常規(guī)，所得殼聚糖的分子量高、純度高、脫乙酰度高。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

一種殼聚糖的制備方法，包括如下步驟：

(1) 除鈣：將昆蟲甲殼粉碎后，置于質(zhì)量濃度為10-20%的稀酸中于30-50℃浸煮4-6小時(shí)，過濾，取濾餅水洗3-5次后干燥得脫鈣產(chǎn)物A待用，昆蟲外殼中含有大量的鈣質(zhì)，利用稀酸將其溶解去除，將原料進(jìn)一步分解。

(2) 脫蛋白：將脫鈣產(chǎn)物A、復(fù)合酶和水置于反應(yīng)容器中，控制反應(yīng)液PH為7.5-8.5，于40-55℃攪拌水解2-3小時(shí)后，過濾，取濾餅水洗干燥得脫蛋白產(chǎn)物B待用；所述復(fù)合酶為胰蛋白酶、木瓜蛋白酶和堿性脂肪酶的混合物，三者的質(zhì)量比為1：1：2。利用復(fù)合酶將濾餅A中的蛋白質(zhì)酶解并溶于水中，反應(yīng)條件溫和，采用該配方的復(fù)合酶對昆蟲甲殼中蛋白質(zhì)的酶解效率更高，酶解效果更好。相比于氫氧化鈉脫蛋白能獲得高質(zhì)量的甲殼素，且不會(huì)造成甲殼素的分子鏈斷裂，從而降低其分子量。

(3) 純化：將脫蛋白產(chǎn)物B置于混合溶劑中，并加入中性鹽，于60-80℃攪拌溶解1-3小時(shí)后，過濾，濾液經(jīng)減壓干燥去除溶劑，再經(jīng)水洗去除中性鹽，干燥得所需甲殼素；所述混合溶劑為己酸、乙二酸和吡啶的混合物，三者的質(zhì)量比為1：0.8：0.5。將濾餅B經(jīng)混合溶劑溶解再濃縮得到高純度高分子量的甲殼素產(chǎn)品。甲殼素大分子中具有穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)和大分子之間存在強(qiáng)的氫鍵作用，使它的溶解性能變差，不溶于水、稀酸、稀堿和一般的有機(jī)溶劑中。甲殼素在濃硫酸、鹽酸、硝酸和85％磷酸等強(qiáng)酸中可溶解，但與此同時(shí)會(huì)發(fā)生劇烈的降解，使相對分子質(zhì)量明顯降低。本發(fā)明所采用的己酸、乙二酸和吡啶的混合溶劑，對甲殼素溶解率高，同時(shí)不會(huì)降低其分子量。加入中性鹽是為了增加反應(yīng)液的離子強(qiáng)度，利用甲殼素的陽離子特性，增強(qiáng)其在混合溶劑中的溶解率。

(4) 脫乙酰：將步驟(3)所得甲殼素和15-20%NaOH水溶液加入石英玻璃反應(yīng)容器中，置于紫外光下照射2-3小時(shí)，同時(shí)予以超聲處理，反應(yīng)結(jié)束后降溫至室溫，離心，沉淀物水洗至中性，于50-60℃干燥24小時(shí)后得殼聚糖。通常使用濃堿脫乙?；讷@得高的脫乙酰率同時(shí)，甲殼素的主鏈降解嚴(yán)重，從而降低了殼聚糖的分子質(zhì)量，影響了產(chǎn)品質(zhì)量。本發(fā)明采用濃度較低的稀堿，通過超聲-紫外聯(lián)合的方式，脫除乙?；讷@得高脫乙酰度的同時(shí)，減少了甲殼素主鏈降解，保證了殼聚糖產(chǎn)品質(zhì)量。

作為優(yōu)選，步驟(1)中所述稀酸為鹽酸、硫酸或磷酸。

作為優(yōu)選，步驟(1)中所述稀酸質(zhì)量為昆蟲甲殼質(zhì)量的20-30倍。

作為優(yōu)選，步驟(2)中所述脫鈣產(chǎn)物A、復(fù)合酶和水的質(zhì)量比為1：0.05-0.08：10-30。

作為優(yōu)選，步驟(3)中所述脫蛋白產(chǎn)物B、混合溶劑和中性鹽的質(zhì)量比為1：15-20：0.1-0.3。

作為優(yōu)選，所述中性鹽為NaCl、KCl、Na₂SO₄、MgCl₂或MgSO₄。

作為優(yōu)選，步驟(4)中所述甲殼素與NaOH水溶液質(zhì)量比為1：8-15。

本發(fā)明的有益效果為：

1、采用復(fù)合酶水解昆蟲外殼中的蛋白質(zhì)和脂肪，水解條件溫和，酶解效率高，且不會(huì)降低甲殼素分子量。

2、采用己酸、乙二酸和吡啶組合的混合溶劑和中性鹽協(xié)同溶解甲殼素，對甲殼素溶解率高，有助于提高甲殼素回收率和純度，同時(shí)不會(huì)降低其分子量。

3、采用濃度較低的稀堿，通過超聲-紫外聯(lián)合的方式，脫除乙?；?，在獲得高脫乙酰度的同時(shí)，減少了甲殼素主鏈降解，保證了殼聚糖產(chǎn)品質(zhì)量。

4、本發(fā)明的殼聚糖制備工藝簡單，設(shè)備常規(guī)，酸堿廢水產(chǎn)量低，符合綠色環(huán)保生產(chǎn)的要求。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明。

實(shí)施例1

(1) 除鈣：將10g昆蟲甲殼粉碎后，置于200g質(zhì)量濃度為10%的稀酸中于50℃浸煮4小時(shí)，過濾，取濾餅水洗3-5次干燥后得7.2g脫鈣產(chǎn)物A；

(2) 脫蛋白：將7.2g脫鈣產(chǎn)物A、0.09g胰蛋白酶、0.09g木瓜蛋白酶、0.18g堿性脂肪酶和144g水置于三口燒瓶中，控制反應(yīng)液PH為7.5，于40℃攪拌水解3小時(shí)后，過濾，取濾餅水洗干燥得4.3g脫蛋白產(chǎn)物B；

(3) 純化：將4.3g脫蛋白產(chǎn)物B、28g己酸、22g乙二酸、14g吡啶和0.43gNaCl中，于60℃攪拌溶解3小時(shí)后，過濾，濾液經(jīng)減壓干燥去除溶劑，再經(jīng)水洗去除NaCl，干燥得3.2g甲殼素，HPLC純度為92.3%，回收率為29.54%，灰分為0.8%。

(4) 脫乙酰：將3g甲殼素和45g 15%NaOH水溶液加入石英玻璃反應(yīng)容器中，置于245nm紫外光下照射2小時(shí)，同時(shí)予以超聲處理，反應(yīng)結(jié)束后降溫至室溫，離心，沉淀物水洗至中性，于50℃干燥24小時(shí)后得2.4g殼聚糖，其脫乙酰度為95.2%，純度為97.3%，粘度為165cp。

注：殼聚糖粘度的測定方法為：取0.5g殼聚糖溶于100ml 0.5%醋酸中，室溫下用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測定，殼聚糖粘度越高，則其分子量越大。

實(shí)施例2

(1) 除鈣：將10g昆蟲甲殼粉碎后，置于250g質(zhì)量濃度為15%的稀酸中于30℃浸煮6小時(shí)，過濾，取濾餅水洗3-5次干燥后得7.8g脫鈣產(chǎn)物A；

(2) 脫蛋白：將7.8g脫鈣產(chǎn)物A、0.12g胰蛋白酶、0.12g木瓜蛋白酶、0.24g堿性脂肪酶和78g水置于三口燒瓶中，控制反應(yīng)液PH為8，于50℃攪拌水解2.5小時(shí)后，過濾，取濾餅水洗干燥得5.1g脫蛋白產(chǎn)物B；

(3) 純化：將5.1g脫蛋白產(chǎn)物B、40g己酸、32g乙二酸、20g吡啶和1g MgSO₄中，于70℃攪拌溶解2小時(shí)后，過濾，濾液經(jīng)減壓干燥去除溶劑，再經(jīng)水洗去除MgSO₄，干燥得3.8g甲殼素，HPLC純度為93.8%，回收率為35.6%，灰分為0.78%。

(4) 脫乙酰：將3g甲殼素和30g 18%NaOH水溶液加入石英玻璃反應(yīng)容器中，置于245nm紫外光下照射2.5小時(shí)，同時(shí)予以超聲處理，反應(yīng)結(jié)束后降溫至室溫，離心，沉淀物水洗至中性，于55℃干燥24小時(shí)后得2.7g殼聚糖，其脫乙酰度為94.8%，純度為96.3%，粘度為158cp。

實(shí)施例3

(1) 除鈣：將10g昆蟲甲殼粉碎后，置于300g質(zhì)量濃度為20%的稀酸中于40℃浸煮5小時(shí)，過濾，取濾餅水洗3-5次干燥后得6.9g脫鈣產(chǎn)物A；

(2) 脫蛋白：將6.9g脫鈣產(chǎn)物A、0.14g胰蛋白酶、0.14g木瓜蛋白酶、0.28g堿性脂肪酶和水置于三口燒瓶中，控制反應(yīng)液PH為8.5，于55℃攪拌水解2小時(shí)后，過濾，取濾餅水洗干燥得4.6g脫蛋白產(chǎn)物B；

(3) 純化：將4.6g脫蛋白產(chǎn)物B、40g己酸、32g乙二酸、20g吡啶和1.4g Na₂SO₄中，于80℃攪拌溶解1小時(shí)后，過濾，濾液經(jīng)減壓干燥去除溶劑，再經(jīng)水洗去除Na₂SO₄，干燥得3.5g甲殼素，HPLC純度為93.1%，回收率為32.6%，灰分為0.72%。

(4) 脫乙酰：將3g甲殼素和24g 20%NaOH水溶液加入石英玻璃反應(yīng)容器中，置于245nm紫外光下照射3小時(shí)，同時(shí)予以超聲處理，反應(yīng)結(jié)束后降溫至室溫，離心，沉淀物水洗至中性，于60℃干燥24小時(shí)后得2.2g殼聚糖，其脫乙酰度為93.6%，純度為96.8%，粘度為153cp。

以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。