利用蝦蟹殼制備氨糖的研究

李銀塔 王本新

甲殼素是一類高分子聚合物，由于其不溶于水的特點，故而限制了它的應(yīng)用和發(fā)展。但是經(jīng)過水解處理后的甲殼素，可以制備出氨糖，而氨糖則被廣泛應(yīng)用于關(guān)節(jié)炎和骨質(zhì)增生等諸多疾病的防治，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中具有不可替代的重要作用。甲殼素主要來源于蝦蟹殼中，目前我國的廢置蝦蟹殼數(shù)量巨大，通過高溫水解工藝使得蝦蟹殼資源可以得到有效地開發(fā)利用，是對可持續(xù)發(fā)展的有力支持。

試劑和儀器

試劑。活性炭；甲殼素；其余材料都是分析純。

主要儀器。鼓風(fēng)干燥箱101-2A（上海特成機械設(shè)備有限公司）、真空冷凍干燥機JY7112 （奉化市溪口永磁微型電機廠）。

實驗方法

甲殼素的制備。對蟹殼進行酸堿循環(huán)處理，碳酸鈣通過5%鹽酸浸泡23h進行分解去除，蛋白質(zhì)通過3%氫氧化鈉加熱5h去除，最后通過雙氧水氧化脫色，得到甲殼素。

氨糖粗品的制備。向提取得到的甲殼素中加入鹽酸，同時進行持續(xù)升溫，并把其余的甲殼素分批次陸續(xù)放入，通過使用恒溫水浴鍋控制溫度在55℃，處理28min，然后進行105℃高溫水解4.6 h。最后真空抽干，氨糖粗品制備完成。

氨糖粗品的純化。取制備的氨糖粗品，并放置于熱水進行溶解，然后加入活性炭，趁溫度較高進行過濾，通過熱水過濾殘渣。80℃加熱直至有結(jié)晶出現(xiàn)，放入濃度為95%酒精，數(shù)小時以后，過濾得到晶體，氨糖純化完成。

結(jié)果分析

水解時間。使用鹽酸對甲殼素進行水解，水解時間通過水解的程度來控制。經(jīng)水解反應(yīng)，最終產(chǎn)物為氨糖，本次測定取甲殼素55g，30 %鹽酸190ml，水解溫度105℃，由圖1得出，水解時間越長，所得到的氨糖量也越大，但超過4.6h以后，其量不再增加，說明在一定的水解時間內(nèi)該反應(yīng)過程是一個遞增函數(shù)，達到4.6h時，甲殼素徹底水解，此時無需再增加水解時間，因此最佳的水解時間為4.6h。

鹽酸用量。氨糖制備中，鹽酸促進水解反應(yīng)，也是甲殼素的分散劑，如果鹽酸的量較少，則溶劑粘度增大，致使溶合不均勻，不利于甲殼素的水解，而且鹽酸用量少會降低氨糖的產(chǎn)率。所以鹽酸的量直接影響著氨糖的產(chǎn)量。取甲殼素55g，濃度為30 %的鹽酸，水解溫度108℃，結(jié)果如圖2所示，鹽酸的量在190ml時，氨糖的產(chǎn)率隨鹽酸用量的增加逐漸增高，在超過190ml以后，氨糖產(chǎn)率增長曲線趨于緩和，增速緩慢。所以確定鹽酸的最佳用量為190ml。

加料方式。鹽酸本身不能將甲殼素溶解，但可以把甲殼素分散開，便于水解反應(yīng)發(fā)生。從實驗過程可以看出，甲殼素中加入一定量的鹽酸，立即升溫，促進水解，溶液的顏色逐漸加深，此現(xiàn)象不利于產(chǎn)物的脫色和氨糖的制備。由于鹽酸具有腐蝕作用，水解反應(yīng)所得產(chǎn)物在鹽酸環(huán)境中脫水碳化，引起顏色變化。將甲殼素分批次加入到熱的鹽酸中，溫度控制在55℃，28min，等反應(yīng)溶劑充分混合，變?yōu)楹隣詈螅_始升溫，水解速度加快。實驗發(fā)現(xiàn)，按此法操作，其水解液顏色相對較淺，碳化程度較低，該加料方式比較合理。

脫色條件的影響。甲殼素高溫水解反應(yīng)過程中，所得產(chǎn)物發(fā)生脫水碳化反應(yīng)，從而導(dǎo)致色素堆積，所以反應(yīng)產(chǎn)物需要作脫色處理，通過活性炭進行脫色處理的水解產(chǎn)物，實驗結(jié)果表明，其脫色效果受到活性炭用量的影響，同時也和脫色所用時間直接相關(guān)。當(dāng)ph值為2，溫度80℃，結(jié)果如表1，脫色時間為1.8h，活性炭的用量為4.8%時，脫色效果最好。

結(jié)晶條件的確定。水解所得氨糖粗品，需要進一步過濾結(jié)晶處理，所用試劑為乙醇。從圖3可見，乙醇用量達到55ml之前，隨著乙醇試劑用量的增大，氨糖產(chǎn)物的產(chǎn)率隨之增大，在55ml以后，雖然產(chǎn)率也在增加，但增長不明顯，因此55ml為結(jié)晶的臨界值，即是氨糖結(jié)晶乙醇用量的最佳值。

產(chǎn)品產(chǎn)率及純度。對上述已經(jīng)確定的高溫水解參數(shù)進行可行性分析，通過選取以上的最佳參數(shù)進行優(yōu)化，實驗結(jié)果詳見表2，氨糖的平均得率79.5% ，產(chǎn)品純度98.4%。

用本工藝制備氨基葡萄糖是可行的。將55g甲殼素分批次加入到190ml鹽酸中，55℃保溫處理28min，然后進行105℃高溫水解4.6h，加4.8%活性炭，脫色時間為1.8h，得到氨糖粗品。取50ml 10%的氨糖粗品溶液，加入55ml 濃度為95%的乙醇，結(jié)晶得氨糖。

（作者單位：山東榮成威海海洋職業(yè)學(xué)院；山東榮成宏偉食品有限公司）