基本信息
- 项目名称：
- 不同方法制取蚕蛹壳聚糖的试验研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 以安康当地缫丝厂的副产物蚕蛹为原料进行综合利用研究。通过分离蚕蛹外壳中的甲壳素，再分别通过浓碱法、先脱色后浓碱法和微波辅助浓碱法分别制取壳聚糖。通过正交试验分别优化三种方法脱乙酰基的条件，对三种优化条件进行比较，得出微波法所需时间大大缩短，脱乙酰度最高，是一种较好的脱乙酰方法。
- 详细介绍：
- 蚕蛹是蚕茧缫丝加工后的副产物，目前尚未得到很好的开发利用。为此，我们以脱脂蚕蛹为原料，先制取蚕蛹甲壳素，再分别通过三种方法制取壳聚糖。第一种方法为直接采用浓碱法，经正交试验优化的工艺条件：NaOH浓度50%、处理温度90℃、时间10h、固液比1:15；第二种方法为甲壳素先经脱色后用浓碱法脱乙酰基，正交试验优化的工艺条件： NaOH浓度50%、处理温度90℃、时间10h、固液比1:15；第三种方法为微波条件下用浓碱法脱乙酰基，优化的工艺条件是：NaOH浓度55%、微波功率700W、时间30min、固液比1:20。最后对三种方法进行比较得出微波法所需时间大大缩短，脱乙酰度最高，是一种较好的脱乙酰方法。所得结果，可以为蚕蛹的开发利用提供科学依据。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 作为安康支柱产业的蚕桑产业，在缫丝后的副产物蚕蛹，具有很高的应用价值，而目前尚未很好开发利用。本研究以蚕蛹为原料，经分离甲壳素后，探索制取壳聚糖的新方法，以其为蚕蛹的开发利用、提高蚕蛹的利用价值提供科学依据和技术。研究的基本路线：蚕蛹 → 烘干→ 粉碎→ 碱液处理→ 水洗过滤→ 滤渣烘干→ 盐酸处理→ 水洗过滤→ 滤渣烘干→ 蚕蛹粗甲壳素→甲壳素脱乙酰基→壳聚糖
科学性、先进性及独特之处
- 分别采用三种不同方法，经过正交试验探讨了蚕蛹甲壳素制备壳聚糖的优化条件，并对三种方法进行比较。得到微波法制备蚕蛹壳聚糖是一种时间短、脱乙酰度高的方法。研究方法科学合理，结果客观，可用于指导蚕蛹壳聚糖的生产
应用价值和现实意义
- 蚕蛹是一种具有很高开发价值的资源，但目前在安康尚未很好利用。蚕蛹含有3%-5%的甲壳素，经脱乙酰基制得的壳聚糖，具有良好的吸附性、成膜性和通透性、成纤性、吸湿性和保湿性、生物相容性、可生物降解性等特性，广泛应用于食品、医药、生物技术、农业、纺织、印染、造纸、化妆品、水果保鲜、环保等领域。所以，研究成果对于指导蚕蛹资源的开发利用，促进蚕桑产业的发展具有积极意义
学术论文摘要
- 蚕茧制丝后的蚕蛹，可用于生产甲壳素，进一步制取壳聚糖。本研究采用三种方法对蚕蛹甲壳素脱乙酰制备壳聚糖的条件通过正交试验进行了优化研究。直接采用浓碱法优化的工艺条件是：NaOH浓度50%、处理温度90℃、时间10h、固液比1:15；经脱色再采用浓碱法优化的工艺条件是： NaOH浓度50%、处理温度90℃、时间10h、固液比1:15；微波条件下用浓碱法优化的工艺条件是：NaOH浓度55%、微波功率700W、时间30min、固液比1:20。对三种方法进行比较，微波法所需时间大大缩短，脱乙酰度最高，是一种较好的脱乙酰方法
获奖情况
- 1、“蚕蛹壳聚糖制取工艺优化研究”发表于《安康学院学报》2011年第1期； 2、“微波法制备蚕蛹壳聚糖工艺研究”已被《湖北农业科学》录用。
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 林伟忠. 甲壳素/壳聚糖及其在食品工业中的应用[J].食品科学, 1996 (12) : 11～15. [2] 屠美,崔莹,周长忍. 肝素化壳聚糖季铵盐/壳聚糖复合膜抗凝血性能的研究[J].功能高分子学报,1997,10 (3) : 328～332. [3] 胡金凤,耿美玉,陈昆. 甲壳质衍生物916对家兔实验性动脉粥样硬化的预防作用[J].中国海洋药物，2000(3) : 18～32. [4] 王香爱，陈养民，王淑荣，等. 壳聚糖的研究进展及应用[J].应用 化工,2007,36（11）：1134～1137. [5]毛平生，吴繁强，杜贤明，等.蚕蛹综合利用综述[J].蚕桑茶叶通讯，2007，130（4）：1～2. [6] 朱新鹏，方琼，樊明涛，等.蚕蛹甲壳素提取工艺优化研究[J].中国林副特产，2009，（3）：27～29. [7] 曹萍，朱桂秀. 蚕蛹皮制备甲壳质和壳聚糖的研究[J]. 上海应用技术学院学报，2007，7（4）：233～237. [8] 贾之慎，李秀玲.酸碱电导滴定法测定壳聚糖脱乙酰度[J].分析化学，2002，30（7）：846～848. [9] 丁盈红，黄小文，张红. 微波辐射制备壳聚糖[J].化学试剂，2003，25（1）：41～42.
同类课题研究水平概述
- 壳聚糖为天然大量存在的碱性多糖，是甲壳素脱乙酰基的产物。由于其具有良好的吸附性、成膜性和通透性、成纤性、吸湿性和保湿性、生物相容性、可生物降解性等特性，广泛应用于食品、医药、生物技术、农业、纺织、印染、造纸、化妆品、水果保鲜、环保等领域。 目前, 生产甲壳素常用蟹壳和虾壳为原料，此外，蚕蛹、松毛虫、蝇蛆等昆虫的外壳及生产抗菌素的废液和柠檬酸的菌体也都可以作为生产甲壳素的廉价原料。甲壳素脱乙酰化制备壳聚糖的方法可以分为化学法和酶法。 化学方法主要是在强酸或强碱条件下进行。但由于强酸更容易水解糖苷键，使产物降解，因而，一般不用强酸脱乙酰基。相对于强酸来说，强碱对糖苷键的水解要弱得多，所以大都用强碱脱乙酰基。 甲壳素脱乙酰酶可以水解脱除甲壳素的乙酰基。酶法的优点是可以避免碱法所带来的环境污染问题、降低能耗等。但目前存在的主要问题限制了酶法的应用，如产酶菌株的产酶能力低、酶活性低、酶的提存困难等。因此，酶法脱乙酰制备壳聚糖，目前还难以应用。 以蚕蛹为原料制备甲壳素、壳聚糖，是在分析了蚕蛹壳与虾、蟹壳中的物质组成成分及比例不同的基础上，对已有的以虾、蟹壳为原料制备壳聚糖工艺进行改进而进行的。蚕蛹外壳含钙质或灰分（3%左右）远少于虾、蟹壳（＞30%），而其含脂肪和色素高于虾、蟹壳。目前以虾蟹壳为原料产业化制备甲壳质和壳聚糖存在生产周期长、产品质量低等问题，主要原因有两个：一是以蟹虾壳为原料，其无机盐含量高，故浸酸除无机盐耗时长；二是浸酸(脱无机盐)、碱水解(脱乙酰基)过程为内扩散过程，原料粒度大及长时间连续浸渍并不利于向目的产物方向的反应。而选用无机盐含量相对少、粒度小的蚕蛹皮为原料，可节省总制备时间，产品均质性好。蚕蛹和虾蟹制备壳聚糖的过程大同小异，基本上是先脱油脂，再分离蛋白质，后脱除灰分，得到甲壳素，然后进行浓碱液在一定温度下、长时间脱乙酰基得到壳聚糖。 由于甲壳素用碱液脱乙酰基时，生成的乙酸盐积聚在脱去部分乙酰基的甲壳素上，会妨碍碱液进一步向甲壳素内部扩散，导致脱乙酰基耗时长，程度低。所以，需经反复水洗以及时除去乙酸盐。浓碱法易造成环境问题，同时在碱处理时浓度越大，后处理的水洗耗水量越大；浓碱法在高温下耗时很长，易造成壳聚糖分子降解并增加能耗。另外，采用微波、超声波等辅助脱乙酰基方法也有报道。
