壳聚糖的制备

壳聚糖及其衍生物的制备

甲壳素（chitin）在自然不仅含量十分丰富，而且可生物降解，是环境友好产品，利用沿海地区丰富的虾蟹壳为原料，可生产出甲壳素，变废为宝，净化环境。甲壳素经浓碱处理去掉乙酰其后得壳聚糖（chitosan），分子结构如下：

O

O

CH2OH

OH NH2n

O

壳聚糖经化学改性可得系列的衍生物，如：羧甲基壳聚糖、低聚壳聚糖等。这些系列产品在许多方面有着极其广泛的用途。如在医学方面可作为抗癌制剂、手术缝线、人造皮肤、药物载体等；在轻工业上可作为化妆品填料、增白剂、固发剂或增强纸张的光洁度；在环保方面可作为絮凝剂、吸附剂，用于污水处理，还可用作饮料的澄清剂、无毒包装材料等；在农业方面是一种新型植物生长调节剂，促进植物生长、增加产量、提高品质、诱导植物的广谱抗病性，还可用于生产生物农药，用于果蔬保鲜。因此壳聚糖及其衍生物系列产品有很好的潜在需求和市场前景。

一、实验目的

1.了解壳聚糖及其衍生物的应用概况；

2.学习壳聚糖及其衍生物的制备原理和方法；

3.强化学生环保意识，变废为宝；

4.制备2～5g的产品。

二、实验内容

1．利用强碱制备壳聚糖；

2．测定壳聚糖的脱乙酰度。

三、实验原理

甲壳素是酰胺类多糖，壳聚糖的制备过程，就是酰胺的水解过程。酰胺有如下几种结构：

酰胺可在强酸或强碱条件下水解，对于低分子的酰胺，水解可以进行得比较

完全，但对于多糖来说，强酸更容易水解糖苷键，所以甲壳素的脱乙酰基，一般

情况下不采用强酸水解；相对说来，强碱造成糖苷键的断裂不像强酸那么严重，

所以都用强碱来脱乙酰基。

酸碱滴定法的原理是壳聚糖的自由氨基呈碱性，可与酸定量地发生质子化反应，形成壳聚糖地胶体溶液：

溶液中游离的H+用碱反滴定，这样，从用于溶解壳聚糖的酸量与滴定用去的碱量

之差，即可推算出壳聚糖自由氨基结合酸的量，从而计算出壳聚糖中自由氨基的

含量。

四、实验材料与设备

1．实验设备与仪器

水浴锅，电炉，烧杯，三角瓶，碱式滴定管，电子天平。

2．实验材料与试剂

甲壳素，NaOH，HCl，甲基橙指示剂，乙醇、丙酮。

五、实验步骤

1．壳聚糖的制备

（1）取三个烧杯，编号1﹟、2﹟、3﹟，于每个烧杯中加入甲壳素5g，于1﹟

烧杯中加入40％NaOH 100mL,2﹟烧杯中加入50％NaOH 100mL, 3﹟烧杯中加入

60％NaOH 100mL,100℃煮沸2h,脱乙酰基。

（2）反应完毕取出，用蒸馏水洗至中性，再用乙醇、丙酮洗涤后，干燥，即得

白色壳聚糖。

2．脱乙酰度的测定

准确称取上述方法制备的三种壳聚糖各0.5g，分别置于250mL三角瓶中，加入

标准0.1mol/L 盐酸溶液30mL ，在20～25℃搅拌至溶解完全（可加适量蒸馏水稀释），加入2～3滴甲基橙指示剂，用标准0.1mol/L NaOH 滴定游离的盐酸。

3．脱乙酰度的计算 氨基含量＝%100016.0)(221

1⨯⨯-G

V C V C 式中：C 1 —盐酸标准溶液的浓度，mol.L -1

C 2 —氢氧化钠标准溶液的浓度，mol.L -1

V 1 —加入的盐酸标准溶液的体积，mL

V 2 —滴定耗用的氢氧化钠标准溶液的体积，mL

G —样品重，g

0.016—与1mL 1mol/L 盐酸溶液相当的氨基量，g

脱乙酰度（D.D.）＝

%100%94.9)%(2⨯-NH 六、注意事项

1．溶解样品时温度不宜过高，以免发生盐酸消耗与壳聚糖主链的水解，造成误差，一般是在室温下溶解样品。

2．样品的脱乙酰度越高，溶解越快，反之则越慢，甚至要放置过夜。

3．样品必须是中性的，否则会影响测定结果。如果不是中性的，应该重新洗涤至中性，或者作校正。

七、实验报告内容

1．认真观察实验现象并记录实验现象和实验结果，计算脱乙酰度。

2．掌握脱乙酰度测定方法，比较三种不同条件制备的壳聚糖的脱乙酰度有何差异，并解释原因。

思考题

1．为什么制备壳聚糖是所有氢氧化钠浓度不同，得到的壳聚糖脱乙酰度不同？

2．制备壳聚糖时为什么要在沸水中反应？