[发明专利]一种提取甲壳素的方法及其甲壳素

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机高分子化合物的提取方法，具体涉及一种天然高分子多糖的提取方法及其提取的天然高分子多糖。

背景技术：

甲壳素(Chitin)，又名几丁质、甲壳质、壳多糖、壳蛋白、明角壳蛋白、明角质、蟹壳素、不溶性甲壳质等，化学名为聚β-(1，4)-2-乙酰胺基-2-脱氧-D-葡萄糖分子式为(C₈H₁₅NO₆)n，是迄今发现的唯一天然碱性多糖。甲壳素广泛存在于节肢动物门甲壳纲动物的虾、蟹的甲壳，其中虾壳中甲壳素含量为20％～25％，蟹壳中的含量在15％～20％之间；昆虫纲(如鞘翅目、双翅目翅膀等)的甲壳，软体动物(贝类)乌贼骨架，真菌类低等植物如酵母、霉菌菌丝细胞和藻类细胞及高等植物(如蘑菇)的细胞壁中，蕴藏量在地球上的天然有机化合物中，仅次于纤维素，是地球上第二大可再生资源，也是地球上除蛋白质外数量最大的含氮天然有机化合物，估计自然界年生物合成量将近100亿吨。在生物体内，甲壳素以蛋白多糖形式存在，是和多肽、钙质、色素等相结合的。

自从1811年法国的H.Braconnot教授发现甲壳素(Chitin)以来，甲壳素及其衍生物的研究历史长达近200年，但其逐渐成为深受世人瞩目的前沿学科领域，为世界众多科学家所研究，是近几十年的事情。近年来，天然动物提取(特别是昆虫)的甲壳素在食品生产、医药、工业等都得到了广泛的应用。研究表明，甲壳素的物理和化学性质稳定，有一定的强度，此外还有生物可分解性，可被生物体内的溶菌酶分解，与生物体的亲和性好，无毒，具有良好的吸湿性、成膜性、气透性、生物相容性、因而在医学、农林业、功能材料、轻纺工业、环保和食品等领域被广泛应用，具有十分重要的利用价值和经济价值，被誉为“人类第六生命要素”、“21世纪是甲壳素的世纪”、“21世纪多糖的研究最有希望的是甲壳素”、“21世纪的主流材料-甲壳素”等，可以说甲壳素将是21世纪高新科技竞争的至高点之一。目前国内外用来工业化生产甲壳素的主要原料是虾、蟹壳。近年来，有从昆虫中提取甲壳素的报道，但是这方面研究还比较少。

甲壳素属于水不溶性多糖类化合物，与纤维素结构相似。经结构分析，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，属于直链氨基多糖，分子式为(C₈H₁₃NO₅)_n，单体之间以β(1→4)苷键连接，分子量一般在10⁶左右，理论含氮量6.9％。其分子结构特点为：氧原子将每个碳原子的糖环连接到下一个糖环上，侧基团“挂”在这些环上。甲壳素的分子化学结构和植物中广泛存在的纤维素的分子化学结构分别为：

由此可见，甲壳素分子化学结构与植物纤维素非常相似，所不同的是，若把组成纤维素的单个分子-葡萄糖分子第二个碳原子上的羟基(-OH)换成乙酰胺基(-NHCOCH₃)，这样纤维素就变成了甲壳素，从这个意义上讲，甲壳素可以说是动物性纤维。

甲壳素呈白色或灰白色，无定型半透明片状固体，由于大分子间强的氢键作用，导致甲壳素成为保护生物的一种结构物质，结晶构造坚固，一般不熔化，也不溶于水、稀酸、稀碱、浓碱和一般有机溶剂，但可溶于浓的盐酸、硫酸、磷酸和无水甲酸，同时主链发生降解，粘度降低。甲壳素化学性质非常稳定，若脱去分子中的乙酰胺基就可以转化为可溶性甲壳素(Chitosan)，或称壳聚糖(壳聚胺、几丁聚糖)，它是甲壳素最重要的衍生物。壳聚糖较甲壳素溶解性好，因而其应用范围也就变得十分广阔，在医药、农业、工业、化妆品、环境保护、水处理等领域有极其广泛的用途。

在医疗保健上，用甲壳素制成的吸收型外科手术缝合线柔软，机械强度高，易被机体吸收，同时不改变皮肤胶原蛋白中羟脯氨酸的含量，无炎症反应，还可用常规方法消毒。甲壳素和壳聚糖纤维制成的医用敷料有非织造布、纱布、绷带、止血棉等，主要用于治疗烧、烫伤病人。壳聚糖及甲壳素也是制造人造皮肤的理想材料，甲壳素/壳聚糖人造皮肤质地柔软、舒适，与创面的贴合性能好，既透气又吸水，不仅有抑菌消炎作用，而且具有抑制疼痛、止血和促进伤口愈合的功能。甲壳素可作为香烟粘合剂和有害成分吸附剂，大大降低有害成分含量，改善香烟香味，提高香烟档次。