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马尾松毛虫幼虫甲壳素的提取及其壳聚糖的制备

蒋晓宇  
【摘要】:马尾松毛虫是我国重大林业害虫之一,但从资源学的角度来看,它又是一类可被利用的生物资源。甲壳素是自然界中除纤维素外最丰富的天然高分子化合物,壳聚糖是甲壳素脱乙酰基后的产物。甲壳素/壳聚糖的功能多样,已经在很多领域中得到了应用,因此,国内外对甲壳素/壳聚糖的需求量会不断地扩张。 本论文以马尾松毛虫幼虫为原料,主要采用酸碱法(稀酸脱矿物质,稀碱脱蛋白质,双氧水脱色和浓碱脱乙酰基),探讨了甲壳素的提取工艺和壳聚糖的制备工艺。甲壳素的提取工艺采用单因素实验法,分别讨论了氢氧化钠的浓度、氢氧化钠的浸泡时间和氢氧化钠的浸泡温度对脱蛋白质的影响和盐酸的浓度、盐酸的浸泡时间和盐酸的浸泡温度对脱矿物质的影响,结果表明:(1)氢氧化钠的浓度越高,浸泡时间越长,浸泡的温度越高,脱蛋白质的效果越好;(2)盐酸的浓度越高,浸泡时间越长,浸泡温度越高,脱矿物质的效果越好。但从经济角度考虑,结合产品的质量和指标,确定了最佳工艺:氢氧化钠浓度为8%,处理温度为80℃,处理时间为12h;盐酸的浓度为3%,处理温度为40℃,处理时间为8h。此工艺条件下,得到白色或淡黄色片状固体物甲壳素。产品的提取率为8.46%,水分含量为7.85%—8.89%,灰分小于1%,含氮量为6.28%—6.84%。所制得的甲壳素的质量指标等于或高于工业级甲壳素的标准。 壳聚糖的制备采用三因素三水平的正交实验,三个因素分别为NaOH浓度、浸泡时间和浸泡温度。通过方差分析,NaOH浓度和浸泡时间对脱乙酰度的影响显著。由正交试验获得的最佳工艺是:NaOH浓度为35%,浸泡时间为10h,浸泡温度为30℃。在此工艺条件下,等到白色或微黄色片状固体物壳聚糖。所得产品水分含量为7.67%—9.35%,灰分为0.76%—1%,脱乙酰度为91.58%—94.30%,粘度为18.7—20.7mPa·s。所得的产品质量指标接近或高于工业级壳聚糖的标准。 对提取、制备甲壳素/壳聚糖过程中重要的工序—脱色工艺进行了细致研究。结果表明,脱色的最佳工艺条件为:在浸泡温度为40℃条件下,选择双氧水为脱色剂,脱色剂浓度为10%,浸泡时间为3h来进行脱脱色。其中脱色剂的选择和浸泡温度对脱色效果的影响最为显著。所得壳聚糖为白色或淡黄色片状固体,有的略带珍珠光泽,水分6.5%—8.76%,灰分0.89%—1%,脱乙酰度为91.45%—93.46%,粘度为19.8—20.47mPa·s。 本文首次就马尾松毛虫幼虫甲壳素的提取、壳聚糖的制备以及甲壳素/壳聚糖的脱色等工艺进行了研究,目前国内外尚无此方面的相关研究报道。本实验结果对今后开发与松毛虫相关的功能性食品和其它产品具有一定的指导价值。


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