[发明专利]基于虾、蟹废弃物的有机反应催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种基于虾、蟹废弃物的有机催化材料及其制备方法与应用，所述催化材料是以虾、蟹的壳为原料制备，其制备方法包括如下步骤：(1)将虾、蟹壳等废弃物干燥后，进行粉碎，得到虾、蟹壳粉末；(2)将虾、蟹壳粉末加入到浓碱溶液中，加热处理，进行脱蛋白质和脱乙酰基；(3)将浓碱处理后的虾、蟹壳粉末过滤，洗涤，干燥，即得含有碳酸钙载体的壳聚糖基有机催化材料。(1)本发明方法所制备的有机催化材料具有原料来源广泛，成本低，易获取的优点。(2)本发明方法所制备的催化材料具有催化活性高，比表面积大，易回收，底物普适性好等突出优点。(3)本发明方法催化材料的制备过程具有操作简单，易工业化等优点。

技术领域

本发明涉及一种利用生物废弃物制备的有机催化剂，具体涉及一种基于虾、蟹废弃物的有机反应催化剂及其制备方法与应用。以虾、蟹的壳等废弃物为原料，通过浓碱溶液处理，脱蛋白质、脱乙酰化的方式制备含有碳酸钙载体的壳聚糖基有机催化材料。属于食品废弃物资源化利用领域。

背景技术

我国食用虾、蟹资源非常丰富，尤其是近年来风靡全国的小龙虾，大闸蟹等。目前，随着社会需求的增加，在虾、蟹的食用和加工过程中每年有万吨以上的虾壳、虾头、蟹壳等被丢弃。不仅造成了自然资源的浪费，又会导致新的环境污染，给城市生活环境带来严重危害。因此，提高虾、蟹废弃物的资源化利用技术不仅能够解决虾、蟹食用及深加工过程中带来的一系列资源浪费以及环境污染问题，同时对我国虾、蟹产业的快速发展，增加国民收入等具有极大的促进作用。

虾、蟹壳含有多种生物活性物质，其中甲壳素(chitin)占20％～30％、蛋白质占20％～30％、碳酸钙(CaCO3)无机物占30％～40％。以虾、蟹壳等废弃物为原料提取甲壳素以及生产下游产品壳聚糖是当前虾、蟹废弃物利用的主要方向。甲壳素是自然界生物所含有的一种氨基多糖，具有可生物降解、安全无毒、有良好的生物相容性且化学性质稳定等优点。近年来被广泛应用于工业、农业、化妆品、医药、膜材料和环保等领域。此外，甲壳素经脱乙酰化后即可制得生物相容性好，并具有消炎、降血脂、降低胆固醇等生物活性功能的壳聚糖(chitosan)。从甲壳素和壳聚糖分子结构中可以看出，其结构单元上含有氮原子(酰氨基，氨基)，是理想的、可再生的含氮原料，在工业催化领域得到广泛重视，可以作为前驱体制备催化剂载体以及相应的含氮材料等。且甲壳素和壳聚糖上的氮原子同样也具有催化活性，完全可以代替固体氨基催化剂使用，在有机化学领域得到广泛关注。

此外，碳酸钙是虾、蟹壳的重要组成部分，是一种重要的工业原料，同时也是理想的催化剂载体。鉴于此，本发明是以虾、蟹废弃物为原料，通过简单的碱处理方法制备保留了碳酸钙的壳聚糖基有机催化材料(CaCO3@chitosan)。与传统有机催化材料相比，本发明方法具有原料来源广，可再生，操作简单，条件温和，底物普适性好等优点，具有良好的工业化应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于虾、蟹废弃物的有机反应催化剂及其制备方法与应用，该方法一方面以虾、蟹的壳等原料，降低了催化材料的原料成本；另一方面，采用浓碱溶液进行处理，实现脱蛋白质和脱乙酰基，制备壳聚糖基催化材料；再一方面，在浓碱处理过程中，原料中未被破坏的碳酸钙则以载体的形式存在，对壳聚糖催化材料具有较好的分散性能，提高了壳聚糖催化材料氨基的利用效率。

一种基于虾、蟹废弃物的有机反应催化剂，是以虾、蟹的壳为原料制备的。

所述虾、蟹壳废弃物来源广泛，如食品加工厂、饭店、大排档、水产品市场的废弃物等。

一种基于虾、蟹废弃物的有机反应催化剂的制备方法，

包括如下步骤：

(1)将虾、蟹壳等废弃物干燥后，进行粉碎，得到虾、蟹壳粉末；

(2)将虾、蟹壳粉末加入到浓碱溶液中，加热处理，进行脱蛋白质和脱乙酰基；

(3)将浓碱处理后的虾、蟹壳粉末过滤，洗涤，干燥，即得含有碳酸钙载体的壳聚糖基有机催化材料。