由鱿鱼软骨提取β—甲壳素与α—甲壳素进行比较.doc

1、由鱿鱼软骨提取 甲壳素与 甲壳素进行比较摘 要：由鱿鱼软骨提取 -甲壳素，利用元素分析方法测定 -甲壳素和 -甲壳素的脱乙酰度（DD） ，利用 X-射线衍射（XRD） 、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等现代仪器分析手段分析 -甲壳素和 -甲壳素的结构，对 -甲壳素和 -甲壳素的结构进行比较。 关键词：-甲壳素 -甲壳素 比较 甲壳素学名为聚-（14）-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖，是线型的糖类高分子聚合物，在自然界中的储量仅次于纤维素，年产量达100 万吨，是地球上源源不断的生物可再生资源。它存在于甲壳类节肢类动物的外壳、鱿鱼软骨中，少量存在于其他动植物、真菌和细菌中13。在自然界中甲壳

2、素以三种晶型存在，分别为 ， 以及 。-甲壳素分布最为广泛，属于正交晶系4，主要存在于真菌及酵母菌的细胞壁中，虾蟹、贝类等海洋生物的外壳以及昆虫的表皮中。-甲壳素分子链是平行排列的，属于单斜晶系5， 6，也是双折叠的螺旋结构，主要存在于鱿鱼软骨中，或由一些蠕虫及硅藻类、原生动物合成，而 -甲壳素无法在体外合成7。-甲壳素有着与 -甲壳素、-甲壳素相似的构型，分子链是两条平行、一条反平行而排列的8，主要存在于昆虫的茧中5。 一、实验部分 1.原料与仪器 原料：鱿鱼软骨（深圳阳光之路生物材料有限公司） ；-甲壳素（桓台县金湖甲壳制品有限公司） ；盐酸；氢氧化钠（分析纯，上海化学试剂有限公司） ，去

3、离子水。 仪器：傅里叶变换红外光谱仪（Sectrum One Version B，珀金埃尔默仪器有限公司）元素分析仪（Vario EL cube，德国 Elamentar 公司） ；X-射线衍射仪（D8ADVANCE，德国布鲁克斯公司） 。 2.-甲壳素的提取 脱无机盐：将 1kg 已经洗净晾干并粉碎的鱿鱼软骨碎片浸泡在 1.5 M9M 盐酸溶液中 10h24 h 脱去无机盐，料液比为 1：11：9；然后用水冲洗两遍，用抽滤设备进行抽滤，清洗至滤液的 pH 值达到 7 左右，然后放入烘箱中烘干得到已脱掉无机盐的产品。 脱蛋白： 向反应釜中加入 1L8L 1M5M NaOH 溶液，使用高温循环器

4、加热，待反应釜内的温度升高到 4080时，将已经烘干的已脱掉无机盐的产品浸泡于其中，控制反应釜的温度为 4080，料液比为 1：11：10。以 300 r/min 的速度搅拌 2h5h。然后待反应釜冷却下来后，将产物取出，用水冲洗至近中性，甩干，然后放入烘箱中烘干得到 -甲壳素产品。 3.-甲壳素和 -甲壳素结构差异分析 3.1 -甲壳素和 -甲壳素傅里叶变换红外光谱分析（FTIR） 从图 1 中可以看出来，-甲壳素与 -甲壳素是典型的聚糖化合物，有着一系列尖锐的红外吸收峰。2963 cm-1 是甲基的不对称伸缩振动，2932 cm-1 是甲基的对称伸缩振动；1600 多 cm-1 是酰胺带吸

5、收峰，1560 cm-1 左右是酰胺带的振动吸收峰，1310 cm-1 左右是酰胺带吸收峰。从对结构较敏感的酰胺带可以看出 -与 -甲壳素这两种不同结构的区别：-甲壳素在此波段分裂成 1656 cm-1 与 1621 cm-1 两个尖锐的吸收峰，而 -甲壳素则只有 1568cm-1 一个吸收峰。这是与两种甲壳素的不同分子结构有关，很可能受到 C=ONH 氢键作用的影响。-甲壳素的第一个分裂峰是 C=O 与相邻单元的 NH 所形成的氢键伸缩振动引起的，而第二个分裂峰是由 C=O 与 NH 以及 6-OH 的氢键作用引起的，当 -甲壳素被氢氧化钠溶液浸泡消除大部分氢键后，两个分裂峰转变成一个峰了，

6、进一步说明氢键在酰胺带的影响很大。也有可能是，1621cm-1的吸收峰是一个复合峰又或者是由氨基的烯醇结构互变引起的。 3.2 -甲壳素和 -甲壳素 XRD 分析 图 2 为 -甲壳素与 -甲壳素的 XRD 图谱，各重要晶面的衍射峰在图中已标出。-甲壳素 XRD 中的（020）和（110， 040）两衍射峰强度大，峰宽较窄，还有若干个强度较小的晶面衍射峰；而 -甲壳素只有强度较大的（010）和（020， 110）两衍射峰，峰形较宽。表 1 是根据式1 和式 2 算得的结晶度 ICR 与粒径大小 Dap110数值。-甲壳素两参数均比 -甲壳素大，说明后者的结构较疏松，这有利于溶剂的溶胀，使其化学

7、反应活性较高。 结晶度 ICR 通过110晶面（I110，2 16）的衍射峰强度与2=16（无定形衍射）位置的衍射强度 Iam 来求算（见式 1） ，而微晶粒径 Dap110通过式 2 求算9。 其中，K 是常数 0.89， （A）是 X 射线的波长，0 是110衍射峰的半峰宽， （rad）是110衍射峰的布拉格角。 3.3-甲壳素与 -甲壳素脱乙酰度（DD）的测定 通过元素分析来测定 -甲壳素与 -甲壳素的脱乙酰度，根据下面的公式来计算 -甲壳素与 -甲壳素的脱乙酰度，公式如下所示： 天然存在的甲壳素脱乙酰度在 10%左右，但是因为来源中含有大量蛋白质和少量无机盐，必须经过碱与酸的处理，在这

8、一提取过程中必然会有少量的脱乙酰反应发生。随着提取条件的不断改善，-甲壳素和 -甲壳素的脱乙酰度一般可低于 10%，脱乙酰度较小。 二、结论 由鱿鱼软骨提取 -甲壳素，用傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射法、元素分析方法等现代表征技术确定了 -甲壳素和 -甲壳素的结构差异。由鱿鱼软骨提取得到的 -甲壳素的结构较疏松，-甲壳素的化学反应活性较高，从而说明了 -甲壳素的应用前景极其广泛。 参考文献 1 R. A. A. Muzzarelli， C. Jeuniaux and G. W. Gooday. chitin in nature and technology M. New York： Plen

9、um Press， 1986： 2-5. 2 M. F. A. Goosen. Applications of chitin and chitosan. United States： Technomic Publishing Company， 1997： 31. 3 K. Kurita. Controlled functionalization of the polysaccharide chitin J. Progress in Polymer Science， 2001， 26 （9）： 1921-1971. 4 D. Carlstrom. The crystal structure of

10、 alpha-chitin （poly-N-acetyl-D-glucosamine） J. Journal of Biophysical and Biochemical Cytology， 1957， 3 （5）： 669-683. 5 K. M. Rudall， W. Kenchington. The Chitin System J. Biological Reviews， 1973， 48 （4）： 597-633. 6 K. H. Gardner， J. Blackwell. Refinement of the stucture of -chitin J. Biopolymers， 1

11、975， 14： 1581-1595. 7 Marguerite Rinaudo. Chitin and chitosan： Properties and applications J. Progress in Polymer Science， 2006， 31 （7）： 603-632. 8 Pierre Jolls， Riccardo A. A. Muzzarelli. Chitin and Chitinases M. Switzerland： Birkh？user， 1999： 1-2. 9 R. L. Lavall， O. B. G. Assis， S. P. Campana. beta-Chitin from the pens of Loligo sp.： Extraction and characterization J. Bioresource Technology， 2007， 98 （13）：2465-2472.