利用虾蟹壳制备氨糖的研究

李银塔 王本新

甲壳素是一类高分子聚合物，由于其不溶于水的特点，故而限制了它的应用和发展。但是经过水解处理后的甲壳素，可以制备出氨糖，而氨糖则被广泛应用于关节炎和骨质增生等诸多疾病的防治，在现代医学中具有不可替代的重要作用。甲壳素主要来源于虾蟹壳中，目前我国的废置虾蟹壳数量巨大，通过高温水解工艺使得虾蟹壳资源可以得到有效地开发利用，是对可持续发展的有力支持。

试剂和仪器

试剂。活性炭；甲壳素；其余材料都是分析纯。

主要仪器。鼓风干燥箱101-2A（上海特成机械设备有限公司）、真空冷冻干燥机JY7112 （奉化市溪口永磁微型电机厂）。

实验方法

甲壳素的制备。对蟹壳进行酸碱循环处理，碳酸钙通过5%盐酸浸泡23h进行分解去除，蛋白质通过3%氢氧化钠加热5h去除，最后通过双氧水氧化脱色，得到甲壳素。

氨糖粗品的制备。向提取得到的甲壳素中加入盐酸，同时进行持续升温，并把其余的甲壳素分批次陆续放入，通过使用恒温水浴锅控制温度在55℃，处理28min，然后进行105℃高温水解4.6 h。最后真空抽干，氨糖粗品制备完成。

氨糖粗品的纯化。取制备的氨糖粗品，并放置于热水进行溶解，然后加入活性炭，趁温度较高进行过滤，通过热水过滤残渣。80℃加热直至有结晶出现，放入浓度为95%酒精，数小时以后，过滤得到晶体，氨糖纯化完成。

结果分析

水解时间。使用盐酸对甲壳素进行水解，水解时间通过水解的程度来控制。经水解反应，最终产物为氨糖，本次测定取甲壳素55g，30 %盐酸190ml，水解温度105℃，由图1得出，水解时间越长，所得到的氨糖量也越大，但超过4.6h以后，其量不再增加，说明在一定的水解时间内该反应过程是一个递增函数，达到4.6h时，甲壳素彻底水解，此时无需再增加水解时间，因此最佳的水解时间为4.6h。

盐酸用量。氨糖制备中，盐酸促进水解反应，也是甲壳素的分散剂，如果盐酸的量较少，则溶剂粘度增大，致使溶合不均匀，不利于甲壳素的水解，而且盐酸用量少会降低氨糖的产率。所以盐酸的量直接影响着氨糖的产量。取甲壳素55g，浓度为30 %的盐酸，水解温度108℃，结果如图2所示，盐酸的量在190ml时，氨糖的产率随盐酸用量的增加逐渐增高，在超过190ml以后，氨糖产率增长曲线趋于缓和，增速缓慢。所以确定盐酸的最佳用量为190ml。

加料方式。盐酸本身不能将甲壳素溶解，但可以把甲壳素分散开，便于水解反应发生。从实验过程可以看出，甲壳素中加入一定量的盐酸，立即升温，促进水解，溶液的颜色逐渐加深，此现象不利于产物的脱色和氨糖的制备。由于盐酸具有腐蚀作用，水解反应所得产物在盐酸环境中脱水碳化，引起颜色变化。将甲壳素分批次加入到热的盐酸中，温度控制在55℃，28min，等反应溶剂充分混合，变为糊状后，开始升温，水解速度加快。实验发现，按此法操作，其水解液颜色相对较浅，碳化程度较低，该加料方式比较合理。

脱色条件的影响。甲壳素高温水解反应过程中，所得产物发生脱水碳化反应，从而导致色素堆积，所以反应产物需要作脱色处理，通过活性炭进行脱色处理的水解产物，实验结果表明，其脱色效果受到活性炭用量的影响，同时也和脱色所用时间直接相关。当ph值为2，温度80℃，结果如表1，脱色时间为1.8h，活性炭的用量为4.8%时，脱色效果最好。

结晶条件的确定。水解所得氨糖粗品，需要进一步过滤结晶处理，所用试剂为乙醇。从图3可见，乙醇用量达到55ml之前，随着乙醇试剂用量的增大，氨糖产物的产率随之增大，在55ml以后，虽然产率也在增加，但增长不明显，因此55ml为结晶的临界值，即是氨糖结晶乙醇用量的最佳值。

产品产率及纯度。对上述已经确定的高温水解参数进行可行性分析，通过选取以上的最佳参数进行优化，实验结果详见表2，氨糖的平均得率79.5% ，产品纯度98.4%。

用本工艺制备氨基葡萄糖是可行的。将55g甲壳素分批次加入到190ml盐酸中，55℃保温处理28min，然后进行105℃高温水解4.6h，加4.8%活性炭，脱色时间为1.8h，得到氨糖粗品。取50ml 10%的氨糖粗品溶液，加入55ml 浓度为95%的乙醇，结晶得氨糖。

（作者单位：山东荣成威海海洋职业学院；山东荣成宏伟食品有限公司）