加拿大紐芬蘭大學(xué)研究提取甲殼素新方法

在甲殼素提取過程中，從甲殼中去除礦物質(zhì)傳統(tǒng)上是使用鹽酸實現(xiàn)的。然而，鹽酸的環(huán)境、健康和安全問題已導(dǎo)致對該應(yīng)用的潛在替代品進行調(diào)查。在大多數(shù)先前報道的使用其他酸的研究中，脫鹽殼中的殘留灰分含量無法降低到1%以下，這是甲殼素的高級應(yīng)用所必需的。紐芬蘭大學(xué)

加拿大紐芬蘭大學(xué)的Dave等人報道了在室溫下，使用檸檬酸在2小時內(nèi)通過一步和兩步工藝實現(xiàn)了北極甜蝦殼的近乎完全脫礦。新鮮蝦殼經(jīng)過徹底研磨和洗滌預(yù)處理。在一步脫礦中，通過用兩倍化學(xué)計量的檸檬酸處理蝦殼2小時，得到0.59%的殘留灰分含量。通過實施兩步工藝，殘余灰分進一步降低至0.19%，其中蝦殼中的大部分礦物質(zhì)首先在35分鐘內(nèi)使用1.5倍化學(xué)計量的檸檬酸溶解，然后進行第二次脫礦，使用8倍化學(xué)計量的檸檬酸60分鐘。與一步法相比，兩步法消耗的檸檬酸量較低（每加工1000公斤蝦殼，檸檬酸減少約13.8%50%）。所獲得的低殘留礦物質(zhì)含量與使用鹽酸的傳統(tǒng)工藝相當，表明使用檸檬酸對蝦殼進行脫鹽以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)甲殼素的潛力。

該研究以題為“Two-step demineralization of shrimp(Pandalus Borealis)shells using citric acid:an environmentally friendly,safe and cost-effective alternative to the traditional approach”的論文發(fā)表在《Green Chemistry》上。

首先蝦殼經(jīng)過徹底的研磨、洗滌和壓榨，得到均一粒徑為1.4 mm的預(yù)處理蝦殼。一步脫礦和兩步脫礦的在一步法中，在使用1.25×檸檬酸的脫礦質(zhì)中，180分鐘后殘留灰分減少到5.3%。在使用1.5×檸檬酸的脫礦質(zhì)中，在120分鐘時獲得了1.18%的最低殘留灰分水平。在脫鹽過程中，加入酸后初始pH值急劇下降。之后由于檸檬酸的消耗，pH值略有增加。在所研究的四種檸檬酸濃度中，只有2倍檸檬酸的殘留灰分低于1%。一步脫礦的結(jié)果表明，使用1.5倍檸檬酸在30分鐘內(nèi)將貝殼中的礦物質(zhì)含量降低了90%(4.27±1.60%殘留灰分)，同時觀察到沉淀物的形成在大約60分鐘。因此，將該工藝的反應(yīng)條件作為兩步脫礦工藝的第一步以去除貝殼中的大部分礦物質(zhì)。第一步脫礦后，殼中平均殘余灰分含量為2.80±0.47%，對應(yīng)的礦物含量減少了93.5%。貝殼進一步用檸檬酸處理，濃度為1~20倍。

加拿大紐芬蘭大學(xué)研究提取甲殼素新方法

使用14×檸檬酸30分鐘(0.32%)和8×檸檬酸60分鐘(0.19%)的去礦化達到最低的殘留灰分含量。

根據(jù)本研究的結(jié)果，以下兩步工藝被確定為傳統(tǒng)鹽酸脫鹽的最佳替代方案：在步驟1中，將預(yù)處理的蝦殼與1.5×檸檬酸混合并攪拌35分鐘，然后短暫洗滌；在步驟2中，向收集的蝦殼中加入8×檸檬酸保溫60分鐘，然后徹底清洗和壓榨。這一過程將產(chǎn)生殘留灰分含量約0.31%(減少99.3%)的軟脫礦殼，這與使用1×HCl的一步脫礦法的結(jié)果相當。學(xué)在加拿大

盡管已經(jīng)有許多關(guān)于使用檸檬酸對蝦殼進行脫鹽的研究，但本研究是第一個使用北極甜蝦殼作為原料的研究。蝦殼經(jīng)過徹底的研磨和洗滌預(yù)處理，在此過程中去除了大部分松散蛋白質(zhì)并減小了粒度。通過使用2×檸檬酸進行2小時反應(yīng)的一步法，可實現(xiàn)98.6%的脫礦水平。為了進一步降低礦物質(zhì)含量，減少檸檬酸的消耗，進行了兩步脫礦法。蝦殼先用1.5×檸檬酸處理35分鐘，然后用8×檸檬酸處理60分鐘，使礦物質(zhì)減少了99.6%。盡管兩種工藝處理后的貝殼中的低殘留灰分都滿足甲殼素高級應(yīng)用的規(guī)范(殘留灰分<1%)，但與一步法相比得到的脫礦殼明顯更軟。此外，與一步法相比，兩步法每1000公斤鮮蝦殼消耗的檸檬酸量可減少約35.49 L的檸檬酸。

更多留學(xué)干貨內(nèi)容，歡迎繼續(xù)關(guān)注學(xué)在加拿大官網(wǎng)及美國留學(xué)網(wǎng)。