第五章甲壳素及其衍生物的制备ppt课件

形成的半透膜能改变果实组织内部气体组成和 降低蒸发损耗，抑制水果腐烂变质。
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2、抗菌防腐：
防腐剂：早期的化学防腐主要有甲醛、硝酸
盐类等高毒产品，以后又研究出苯甲酸、 苯甲酸钠、脱氢醋酸钠、双乙酸钠等等数 十种各类化学合成食品防腐剂。
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防腐剂发展方向：
天然、安全、广谱： ①微生物源的乳酸链球菌素、那他霉素、红曲霉 素等；
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乙酰基。
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（二）甲壳低聚糖（Mw<10000）的制备 1、酸水解法 壳聚糖糖苷键在强酸作用下易水解，条件不易 控制、选择性差、分离纯化难、产量低。 常用：HCl水解法 2、酶水解法： ①甲壳素酶：多酶体系 内切甲壳素酶、N乙酰葡糖胺酶、外切甲壳素 酶。 水解甲壳素成单糖、甲壳二糖、甲壳三塘或低 聚糖。
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4、食醋防沉淀剂

食醋常产生沉淀，影响商品价值
原因：金属离子和单宁酸之类的酚类物质化合 所致 生产过程中，若通过甲壳素吸附柱，能有效除 去酚类物质，


食醋贮藏一年以上或在60℃以上高温贮藏也不 会产生沉淀。
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5、处理食品加工废水

壳聚糖的螯合作用脱乙酰化产物结晶性的下降 和脱乙酰化度的提高而增加；

海洋生物的生成量：10亿吨，用之不竭
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二、甲壳素化学结构

自然界中唯一带正电荷的 一种天然高分子聚合物，


属于直链氨基多糖
分子式：(C8H13NO5)n

氧原子将每个碳原子的糖
环连接到下一个糖环上，
侧基团挂在这些环上。

纤维素的单个分子-葡萄糖 C2的-OH换成乙酰氨基 （-NHCOCH3）

一般不熔化，也不溶于一般的有机溶剂和酸碱， 化学性质稳定；
3、壳聚糖：甲壳素脱去乙酰氨基，可溶性甲壳素、壳壳素及其衍生物的制备
一、甲壳素的提取


甲壳素与蛋白质共价结合，同时伴生着碳酸钙；
来源：利用甲壳动物的外壳通过化学法或微生 物法来制备； 化学法：酸碱处理，脱去钙盐和蛋白质，强碱 加热脱去乙酰基后即得到可溶性甲壳素（壳聚 糖）。
第五章 甲壳素及其衍生物的制备
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甲壳素的发现历程及命名

1811年，法国科学家H. Braconnot 教授，从蘑 菇中提取到一种纤维状的白色残渣，并称之为 Fungine，意即真菌纤维素。

1823年，法国科学家A. Odier从甲壳类昆虫的 翅膀中分离出同样的物质，他认为此物质是一 种新型的纤维素，命名为Chitosan（几丁质） 。-外壳、信封
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甲壳素
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动物性纤维
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壳聚糖同聚糖链三级结构

分子量： 甲壳素和壳聚糖与其他高分子化合物一样，
所谓相对分子质量，实际都是不同分子量的同系混
合物。
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三、甲壳素的物化性质
1、3种晶型： α、β、γ
2、甲壳素晶体结构

链内、链间氢键作用，使甲壳素成为保护生物的一种
结构物质，结晶构造坚固，
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饮用水净化
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2、原果汁的澄清

负电荷（果胶、纤维素、单宁及多聚戊糖等）； 可长期保存； 不再浑浊沉降； 影响果汁产品感官质量； 在等电点以上的pH范围内，蛋白质是阴离子
3、蛋白质回收


水产工业中应用的蛋白质，等电点一般在酸性 范围内
当pH处于中性时，可有效凝聚蛋白质，达到分 离回收的目的。
1、原理：
制备甲壳素的主要操作是脱钙和脱蛋白，然后脱
乙酰基，则得到壳聚糖。
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2、工艺：
脱色：虾红素、虾青素
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三、壳聚糖的制备技术 （一）壳聚糖的制备

壳聚糖：壳聚糖是甲壳素的N-脱乙酰基的产
物，通常把脱去55%以上N-脱乙酰基，且能
溶于1%乙酸或1%盐酸的甲壳素称之为壳聚糖。
②动物源的溶菌酶、壳聚糖、鱼精蛋白、蜂胶等；
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1、化学法：反应温度、碱液浓度、反应时间。
2、微生物法：甲壳素脱乙酰酶 (CDA)是催化甲壳素
乙酰基水解反应的酶，属于糖酯酶家族。

CDA 来源广泛，如真菌、酵母和昆虫等，不同来源 的CDA 在分子量、最适pH、温度等酶学性质方面均 有差异。 日本科学家从土壤中分离出某种具有脱乙酰活性的 细菌。 利用微生物本身存在的酶进行自身催化，从而脱去
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虾、蟹壳中甲壳素含量：20%-30%（ 58%85% ）；数量最多、质量最好； 昆虫纲蛹壳： 20%-60%；



真菌：细胞壁组成成分，有的高达19 %；
浙江省沿海年产海虾67万吨，按40 %废弃物计算，
可得甲壳素1万余吨，资源量大。
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二、甲壳素及其衍生物的生产原理及生产工艺
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壳聚糖（chitin）是甲壳素（chitosan）经脱乙 酰化反应后的产物。
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第一节 甲壳素类物质的来源
一、甲壳素的分布

低等植物菌类、藻类的细胞 节肢动物虾、蟹、蝇蛆、 昆虫的外壳

贝类、软体动物（鱿鱼、 乌贼）的外壳和软骨

高等植物的细胞壁
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地球上仅次于植物纤维的第二大生物资源： 100亿吨

食品工业废水：日本，82%生产量；
有效去除废液中的悬浮物含量减少70%-98%；
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（二）食品保鲜
1、成膜

将壳聚糖涂到果蔬表面后，可在果蔬表面形成 一层膜，此膜具有半透性，对O2、CO2、C2H4 具有一定的选择渗透作用，并且还要有一定的 保水性。 壳聚糖抑制数种真菌的生长，


℃ 下反应可得到甲壳低聚糖。
4、微生物发酵

原理类似酶法，产量低。
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第三节 甲壳素及其衍生物的生理功能
一、甲壳素及其衍生物的功能性质
（一）絮凝作用
原理：壳聚糖分子中的游离氨基在酸性条件下 带正电荷，具有絮凝和螯合功能。 1、促进固液分离

糖汁絮凝剂：悬浮物迅速凝集、沉降；果泥易 于过滤，清液澄清度高； 豆浆：搅拌后可形成大量凝集物，用布过滤；
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②壳聚糖酶：壳聚糖酶催化水解壳聚糖中的氨基 葡萄糖糖苷键,生成聚合度为2～8的低聚糖混 合物。
③溶菌酶：属于非专一性酶，机理未知。
④其它非专一性酶：非专一性降解作用，报道有 37 种不属于甲壳素酶类的其它水解酶。

经济可行的途径
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3、过氧化氢水溶液处理

壳聚糖溶解在0.8~10%的双氧水中，40~100