蝇蛆甲壳素的制备技术研究.docx

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蝇蛆甲壳素的制备技术研究

蝇蛆甲壳素的制备技术研究

覃容贵,吴建伟,国果,付平

【摘要】　　目的研究蝇蛆甲壳素的制备技术，优选出适宜制备工艺。

方式蝇蛆甲壳素的制备采纳酸碱法，产物含氮量测定采纳凯氏定氮法，灰分含量测定采纳550℃灼烧法。

结果脱蛋白最正确工艺为以4%NaOH室温浸泡两天，并改换NaOH1次；脱色工艺利用1%KMnO4；最正确脱钙工艺为2mol·L-1盐酸在25℃下反映6h。

结论利用酸碱法制备的蝇蛆甲壳素养量指标可达食物级甲壳素标准。

【关键词】昆虫资源；蝇蛆；甲壳素；制备

甲壳素是自然界中唯一带正电荷的一种天然高分子聚合物，是爱惜生物的一种结构物质，结晶构造牢固，一样不熔化，也不溶于一样的有机溶剂和酸碱，只溶于浓酸和某些溶剂。

化学性质超级稳固，应用有限［1］。

自然界中的甲壳素大多老是和不溶于水的无机盐及蛋白质紧密结合在一路。

人们为了获取甲壳素，往往将甲壳动物的外壳通过化学法或微生物法来制备。

家蝇属于再生资源，在昆虫世界里，苍蝇的繁衍能力位居第一，干蛆中甲壳素的含量高于虾蟹中甲壳素的含量，因此更具有可利用价值［2］。

本文采纳贵州琨恩生物技术公司利用酿造茅台酒的酒糟饲养的蝇蛆制备蝇蛆甲壳素，并进一步脱乙酰制成壳聚糖（将另文报导），有利于扩大壳聚糖的来源，充分发挥资源优势。

　　1材料与仪器

　　材料蝇蛆，贵州琨恩生物技术公司；氢氧化钠（化学纯，分析纯）；浓盐酸（化学纯）；高锰酸钾（化学纯）；草酸（化学纯）；浓硫酸（分析纯）；硫酸钾（分析纯）；硫酸铜（分析纯）。

　　仪器HH－2数显恒温水浴锅，国华电器；RAT玻璃反映釜，上海生物科技；凯氏定氮仪，上海第二玻璃仪器厂；KDM型可调恒温电热套，山东华鲁电热仪器；马弗炉，上海路达实验仪器；202－2电热恒温鼓风干燥箱，上海路达实验仪器。

　　2方式

　　样品制备取清洗干净的新鲜蝇蛆，置中药粉碎机中破碎。

浆料置筛中清洗并过滤，所得蛆皮滚水浴浸泡后过滤清洗。

蛆皮低温干燥备用。

　　提取工艺样品→氢氧化钠脱蛋白→高锰酸钾、草酸脱色→盐酸脱钙→蝇蛆甲壳素产品脱蛋白工艺及脱钙工艺参数的确信采纳正交实验法，脱色工艺采纳单因素实验法。

　　制备工艺研究

　　脱蛋白工艺的正交实验研究周密称取数份干燥蛆皮，别离加入不同浓度NaOH，在不同温度水浴中保温反映，搅拌。

反映终止后，过滤，干燥。

用凯氏定氮法测定含氮量。

实验结果为3次实验的平均值。

采取正交实验法对蝇蛆皮脱蛋白工艺进行优选。

选择NaOH浓度、反映温度和时刻作为考察因素，以产物含氮量为评判指标，用L9（34）正交表安排正交实验，所选因素水平及正交实验方案见表1。

表1蝇蛆皮脱蛋白正交实验因素水平（略）

　　室温、两次NaOH处置对脱蛋白程度的阻碍周密称取数份干燥蛆皮，别离加入2％，4％，6％，8％NaOH，室温浸泡24h后，搅拌，同法用新鲜NaOH再处置1次。

　　脱色工艺的研究

　　高锰酸钾的浓度对脱色成效的阻碍:

取数份除去蛋白质的样品，别离用％，1％KMnO4避光浸泡数小时，清水洗涤至中性，用1%草酸浸泡数小时，过滤，水洗至中性，低温干燥。

　　草酸浸泡次数对脱色成效的阻碍：

取数份除去蛋白质的样品，用1％KMnO4避光浸泡数小时，清水洗涤至中性，过滤，别离用1%草酸浸泡1次、两次，每次3h。

过滤，水洗至中性，低温干燥。

　　脱钙工艺的正交实验研究周密称取数份经脱蛋白和脱色的样品，别离加入盐酸，不同温度浸泡并搅拌。

反映终止后，蒸馏水洗涤至中性，置105℃烘箱干燥恒重后测定灰分含量。

实验结果为3次实验的平均值。

采取正交实验法对蝇蛆皮脱钙工艺进行优选。

选择盐酸浓度、反映温度和时刻作为考察因素，以产物灰分含量为评判指标，用L9（34）正交表安排正交实验，所选因素水平及正交实验方案见表2。

表2蝇蛆皮脱钙正交实验因素水平（略）

　　产物的纯化蝇蛆皮经脱蛋白、脱色及脱钙处置后，60℃干燥，将所得甲壳素混悬于蒸馏水置大烧杯中，加热，维持微沸状态，分层去向杂质。

　　产品指标测定含氮量测定采纳凯氏定氮法，灰分含量测定采纳550℃灼烧法。

　　产品的红外鉴定将产品蝇蛆甲壳素干燥至恒重，与KBr混合研磨、压片，在400～4000cm-1测红外光谱图。

　　3结果

　　甲壳素的制备工艺研究

　　脱蛋白工艺的正交实验研究依照L9（34）正交实验设计表别离进行9次实验。

实验结果见表3，极差分析结果见表4。

表3蝇蛆皮脱蛋白正交实验结果（略）表4蝇蛆皮脱蛋白正交实验极差结果分析（略）

因素A为反映时刻，因素B为NaOH浓度，因素C为反映温度由正交实验结果和极差分析结果可知，RB>RC>RA，即在反映时刻、反映温度、NaOH浓度这3个阻碍因素中，NaOH浓度对样品的含氮量阻碍最大，即对脱蛋白成效阻碍最大。

第二是温度，最后是反映时刻。

其最优方案为此A3B3C3，此3个因素对甲壳素脱蛋白均有较大阻碍。

　　NaOH浓度对室温、两次NaOH处置对脱蛋白程度的阻碍结果见表5。

表5NaOH浓度对脱蛋白程度的阻碍（略）

　　从节约能源的角度动身，考察室温条件下碱处置脱蛋白的可行性。

反映结果说明，室温下，NaOH浓度越大，产物含氮量越低，蛋白质的脱除越完全。

以4％NaOH浸泡两天，并改换碱液1次，也可达到制备要求。

　　脱色工艺的研究不同脱色工艺处置后的样品取相等的量,用相同大小的培育皿盛放,编号。

脱色成效的观看采纳3人双盲法按样品颜色从浅至深排序。

结果1％KMnO4脱色成效优于％KMnO4。

两次草酸浸泡脱色成效显著优于一次草酸浸泡，缘故是高锰酸钾为强氧化性脱色剂，反映后样品变成紫黑色，草酸的作用是除去多余的高锰酸钾，两次处置能较完全除掉多余的高锰酸钾，使样品十分洁白。

　　比较理想的脱色工艺是用1％KMnO4避光浸泡数小时，清水洗涤数次至中性，过滤，再用1%草酸浸泡数小时，换用1次草酸，脱色成效良好。

　　蝇蛆皮脱钙正交实验依照L9（34）正交实验设计表别离进行9次实验，实验结果见表六、极差分析结果见表7。

表6蝇蛆皮脱钙正交实验结果（略）表7蝇蛆皮脱钙正交实验极差结果分析（略）

　　由正交实验结果和极差分析结果可知，RC>RA>RB，即在反映时刻、反映温度、碱浓度这3个阻碍因素中，反映时刻对样品的灰分含量阻碍最大，即对脱钙成效阻碍最大，第二是酸浓度，最后是反映温度。

从极差来看，此3因素对样品的灰分含量阻碍都不大。

其最优方案为此A3B3C3，鉴于反映温度对脱钙成效阻碍很小，因此从经济的角度考虑，最优方案为A3B1C3。

　　产物的纯化蝇蛆皮经脱蛋白、脱色及脱钙处置后，60℃干燥，取得无黑点的浅黄白色产品。

为了进一步纯化产物，咱们将所得甲壳素混悬于蒸馏水置大烧杯中，加热，维持微沸状态，可见混悬其中的甲壳素分为3层：

上层黄色，中层乳白色，基层纯白色。

将各层分离，干燥，中、基层即为成品甲壳素；上层量较少，为黄色油脂状物，经实验发觉此物不溶于酸、碱，亦不溶于乙醚、石油醚等有机溶剂。

　　产物的辨别蝇蛆皮脱蛋白脱钙的产物是甲壳素，其红外光谱见图1，由图分析可知：

3cm－1是N-H伸缩振动的吸收峰与O-H伸缩振动的吸收峰，由于甲壳素分子中存在大量氢键，致使该频率下的谱带强而宽。

2～2cm－1是C－H伸缩振动的吸收峰。

1cm－1，1cm－1是酰胺I谱带，前者可能是C=O与C-H的氢键造成的，而后者是C=0与N-H的氢键造成的，说明分子中有乙酰胺基存在。

N-H的面内弯曲与C－N伸缩振动是混合在一路的，其中之一是1cm－1（酰胺II谱带），另一个那么是1cm－1（酰胺III谱带）。

在甲壳素的光谱中表现1cm－1的摇摆振动也包括在那个吸收峰中。

从上述结果分析中可知，此样品为甲壳素。

　　4讨论

　　脱蛋白工艺在脱蛋白反映进程中，反映时刻、反映温度、NaOH浓度这3个阻碍因素，NaOH浓度对样品的含氮量阻碍最大，第二是温度，最后是反映时刻。

其最优方案为8％NaOH,在80℃下反映3h,可制得脱蛋白较完全的甲壳素。

　　NaOH浓度是脱蛋白工艺的要紧阻碍因素，温度也是脱蛋白工艺的要紧阻碍因素。

稀碱脱蛋白的反映原理为蛋白质被碱催化水解，在水解进程中，慢慢降解成份子量愈来愈小的肽段，直到最后变成氨基酸的混合物。

从实验结果可见，随着NaOH浓度的提高，反映温度的升高，反映时刻的延长，产物的含氮量降低，但含氮量降质至4％～5％时，再也不下降。

由于蝇蛆皮中蛋白含量低，高浓度碱液无益于降低本钱和环境爱惜，而且过于猛烈的反映条件，可能会破坏甲壳素的分子结构和功能特性，使产物色泽加深，阻碍产物质量。

综合考虑各方面因素，蝇蛆皮脱蛋白的最正确工艺为以4％NaOH室温浸泡两天，并改换NaOH一次。

　　脱色工艺甲壳素的脱色，主若是将甲壳素的颜色去除，使甲壳素颜色变浅，另一方面，也包括了将甲壳素中残留的蛆头、口器等黑点去掉，提高甲壳素的白度，以便于加工生产成浅色产品，改善甲壳素的外观性状，提高产品档次，从而提高原料的利用价值。

　　比较理想的脱色工艺是用1％KMnO4避光浸泡数小时，清水洗涤数次至中性，过滤，再用1%草酸浸泡数小时，换用一次草酸，脱色成效良好。

　　在脱色之前，甲壳素不宜粉碎成较小颗粒，以避免被氧化降解，形成更小颗粒或细粉末状，阻碍产物回收率，降低得率。

更重要的是，脱色进程中要爱惜甲壳素本身所具有的各项性能指标，高锰酸钾作历时刻也要严格操纵，以避免作历时刻太长加重甲壳素分子的降解程度，使最终产物壳聚糖分子量减小，黏度降低，从而阻碍其作用成效。

同时，还要爱惜壳聚糖不被反映进程中产生的其它离子所污染，从而达到完全脱色的目的。

　　脱钙工艺在脱钙反映进程中，反映时刻、反映温度、碱浓度这3个阻碍因素，反映时刻对样品的灰分含量阻碍最大，第二是酸浓度，最后是反映温度。

其最优方案为2mol/L盐酸，在25℃下反映6h，可制得脱钙较完全的甲壳素。

　　用稀盐酸浸泡脱钙的原理在于用盐酸处置后，蛆皮中的碳酸钙等无机盐转化成它们的盐酸盐溶解于水中，同时产生碳酸，碳酸不稳固，当即分解为二氧化碳和水，通过洗涤、分离，即可除去无机盐。

相关于虾蟹壳来讲，蝇蛆皮钙含量本来就较低，因此，只要有足够量的酸溶液，反映时刻足够长，碳酸钙的分解反映即可顺利进行，且进行程度较完全。

从实验结果可看出，反映的最低条件即1mol/LHCl,25℃，2h即可取得灰分含量为％左右的甲壳素，因此再提高反映条件，灰分含量的改变也可不能太大。

可是，从脱钙各因素水平趋势图可看出，在A2B2C2条件下，产物灰分含量反而较高，可能是由于蛆皮中碳酸钙、蛋白质及甲壳素的紧密结构，脱蛋白后少量残余蛋白质溶出，使碳酸钙的反映受到阻碍，那么相应碳酸钙的反映也大体趋于停滞状态。

【参考文献】

　　［1］柴平海，张文涛，金鑫荣.甲壳素/壳聚糖开发和研究的新动向［J］.化学通报，1999，7:

26.

　　［2］徐宁彤，曲琪环，周玉岩，等.从蝇蛆中提取壳聚糖的研究［J］.饲料博览，2006，7：

32.