毕业设计(论文)蟹壳壳聚糖的制备及生理活性的研究系 别 ：生物与食品工程系专业（班级）：09级生物工程（1）班作者（学号）： 指导教师： 完成日期： 2013年5月23日蚌埠学院教务处制目 录中文摘要 1英文摘要 21 概 述31.1 甲壳素与壳聚糖 31.2 壳聚糖的结构与性质 31.3 制备原理 41.3.1除钙质41.3.2除去蛋白质41.3.3甲壳素的精致4 1.3.4 脱乙酰基 51.4 壳聚糖的研究意义 61.4.1 在食品工业中的应用 61.4.2在医药卫生方面的应用61.4.3在农业上的应用71.4.4日用加工72 壳聚糖的制备 72.1 实验药品与设备 72.1.1实验药品与材料 72.1.2实验器材 72.2试验方法 72.2.1单因素对壳聚糖提取率的影响 7 2.2.2 正交实验设计 82.3结果与分析 82.3.1去钙质所用盐酸浓度对壳聚糖提取率的影响结果分析82.3.2脱蛋白质所用氢氧化钠浓度对壳聚糖提取率的影响结果分析 92.3.3脱乙酰基所用氢氧化钠浓度对壳聚糖提取率的影响结果分析 102.3.4脱乙酰基回流时间对壳聚糖提取率的影响结果分析 103 壳聚糖的抑菌试验 133.1 试验试剂与材料 133.2实验器材 133.3实验步骤 133.3.1培养基133.3.2菌悬液的制备133.3.3接种133.3.4温室培养至对数期 133.3.5样品的抑菌作用试验143.3.6 抑菌试验结果 143.4结果讨论与分析 14谢 辞 15参考文献 16lw蟹壳壳聚糖的制备及生理活性的研究摘 要：蟹壳是水产加工工业中的废弃物，其本身含有丰富的甲壳素以及甲壳素脱乙酰基后的壳聚糖。本文介绍了蟹壳中壳聚糖的提取以及壳聚糖是否具有抑菌作用。本文采用酸碱法来制备壳聚糖，对去除钙质的盐酸浓度、脱蛋白的氢氧化钠浓度、脱乙酰基氢氧化钠浓度以及回流时间因素做了详细的探讨，从而得到最优的制备壳聚糖的实验方法，即脱无机盐：盐酸的浓度9% ；脱蛋白质：氢氧化钠的浓度7%；脱乙酰基：氢氧化钠的浓度50%，时间8.0h。在该实验条件下得到壳聚糖的提取率为15.81%。关 键 词：蟹壳；壳聚糖；酸碱法提取；抑菌Study on Preparation and physiological activity of the crab chitosanAbstract: Crab is fish processing industry waste, which contains a wealth of deacetylated chitin and chitosan. This article describes the extraction of crab chitosan and its application. Crab preparation methods of chitosan acid method as well as emerging microbial fermentation. In this paper, acid-base method to prepare chitosan, on the removal of calcium concentration of hydrochloric acid, sodium hydroxide concentration deproteinized, deacetylation NaOH concentration and the time to do a detailed discussion of factors to get the best preparation shell experimental Method glycan. Chitosan has excellent biological activity, especially in the inhibitory role of remarkable. Keywords: Shells；Chitosan；Acid extraction；Antimicrobial1 概 述1.1 甲壳素与壳聚糖甲壳素在大自然中的存储量很大仅次于纤维素，并且一直都在为人类做着贡献，但是直到1844年，才被法国的H.Braconnot发现。1859年，法国科学家C.Rouget把甲壳素(Chitin)与盐酸放一起共煮，发现了壳聚糖。多年以来，科学家们对甲壳素和壳聚糖在医疗保健上所起到的作用以及在农业上所发挥的应用投入了很大的研究精力，最终获得了很多成果。欧美科学家们认为，甲壳素和壳聚糖将会在医疗保健方面为人们做出重大的贡献，让人们看到一片更为广阔的天空。壳聚糖没有任何毒副作用，具有很好的生物相容性、生物可降解性，是很好的药物缓释剂、保水剂，近年来受到众多领域的关注。壳聚糖(chitosan)又被称为脱乙酰甲壳素、可溶性甲壳素等, 这是由甲壳素经过不同程度脱乙酰而得到的1,2。1.2 壳聚糖的结构与性质壳聚糖是由甲壳素经过浓碱溶液处理后又脱去乙酰基的产物，化学名(1，4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖。甲壳质与壳聚糖可以分别看作是纤维素的C2位-OH基被-CH3CONH和-NH2 基取代后的产物。其部分结构可示意如下：图1-1 壳聚糖结构示意图壳聚糖是白色或灰白色片状、粉末状的固体，其本身没有毒性、没有气味，还带有珍珠光泽，由于受到原料以及制备方法的限制，得到产物的相对分子质量也不相同。壳聚糖不溶于水以及碱溶液，但是可以溶于大多数的稀酸。壳聚糖具有很好的保湿性、润湿性，并且能够防止产生静电；它对皮肤及眼粘膜没有刺激性，容易被生物降解。1.3 制备原理3 制备甲壳素的原料包括虾、虾爬、蟹、昆虫等的壳质，其壳质本身除了含有甲壳素以外，还含有大量的钙质、蛋白质、色素以及少量的元素。经过实验测得其中主要组分的含有量，如表1-1所示。由表1-1可知不同壳质中所含成分比例不相同，制造甲壳素的困难程度也就不相同。表1-1 各类壳质的主要组分测定值类 别质量分数/%钙 质蛋 白 质甲 壳 素虾头384225282025校蟹壳506020231520虎头蟹壳6070152010151.3.1 除钙质Ca一般以碳酸盐的形式存在于生物体内。碳酸盐的特点是能够溶于稀强酸。 反应式如下：CaCO3+ HClCaCl2+CO2+H2O2因此，利用HCl稀溶液浸泡12次使之钙质充分溶解，然后除掉酸液，用水冲洗除净钙质。1.3.2 除去蛋白质蛋白质的种类有很多种，一般为角质、外壳类蛋白质，多数都是纤维蛋白质。这类蛋白质不溶于水，在酸、碱、酶的条件下可以促进蛋白质水解，其过程如下：蛋白质多肽二肽-氨基酸。如果蛋白质被完全水解掉，最后可以形成多种-氨基酸的混合物；如果只是某部分水解则依然可得到分子量较小的多肽、二肽等。笔者采用稀碱加热水解的方法来除掉壳质中所含的蛋白质、脂肪以及部分色素等。1.3.3 甲壳素的精制经过上述处理后，所得到的甲壳素中仍然会含有部分色素以及少量的杂质，还需要进一步精制。精制方法：首先采用KMnO4氧化，再用草酸进行还原。原理如下：壳质中P、I等被氧化为PO43-、IO3-，由于可以溶于水，可以用水洗除掉；色素可以被氧化掉；而Fe被氧化为Fe2O3，KMnO4 则被还原成MnO2，均附在甲壳素上，因此，还需将氧化产物还原除掉，得到进一步的精制，可用如下反应式说明： 3H 2C20 4+ Fe2O 3Fe2(C2O4)3 +3H2O2H2C204+ MnO2MnC2O4+2CO2+ 2H2O如此处理便可得到较为纯净的白色甲壳素。1.3.4 脱乙酰基甲壳素处于浓碱条件下，分子中的乙酰基渐渐被水解掉。在反应的过程中，由于脱乙酰基的程度会有所不同，其产物性能也不同，如表1-2 所示。表1-2 脱乙酰基的程度与产物性能相比较反应状态脱乙酰基百分比/%产物在稀酸中的性能非均相反应50呈白色溶胀物、不透明、不溶解70以上透明、不溶胀、在温热下溶解、粘稠均相反应50透明、溶于稀酸和中性水中由表1-2可知，虽然反应状态不同，脱乙酰基都是50%，但最终产物性能还是不相同，原因可能是由于壳聚糖脱乙酰基后，胺基在分子链上的分布程度不同所造成的。所以，均相反应对于脱乙酸基来说有利，但目前仍然以非均相反应为主。一般情况下都采用40%左右浓碱，反应温度控制在50130左右，详见表1-3所示。表1-3 脱乙酰基反应与碱浓度、浸泡时间以及温度关系碱（NaOH）浓度/%温度/反应时间/h40152524036050602430607020241351404650