壳聚糖的制备与表征(精)
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壳聚糖的制备与表征 实验目的
熟练掌握由虾壳制取壳聚糖的实验方法。
掌握壳聚糖的表征方法，了解壳聚糖的用途，学会实验中所用各种仪器的使用方法。
实验原理
CH2OH HO
O O n
CH2OH
NaOH
HO
O NH2 O
HO
NH2 O
O
NH C = CH 3 O
CH2OH n-a
wk.baidu.com
a
壳聚糖制备
N2
壳聚糖表征 粘均分子量测定
实验注意事项
1 实验发现由甲壳素在浓碱作用下水解，如果处理不当，就会使所制得的壳聚糖发 黄，最主要的原因是干燥的甲壳素遇到热的浓碱液所致。因此，在浓碱水解甲壳素前用水 充分浸泡非常重要。 2 在水解时充入氮气，以防氧化断链也显得很重要。
3 由于用粘度法测高聚物分子量的r范围为1.1-2.0。在25℃时壳聚糖的浓度为
思考题
1 粘度法测定壳聚糖分子量时为何在溶液中加入NaCl？ 2 制备壳聚糖时反复洗涤产品时，用自来水洗涤产品可否？为什么？
3
4
甲壳素在强碱性溶液中水解制备壳聚糖时应注意那些问题？
线性电位法测定壳聚糖脱乙酰化度有什么优点？
用天平准确称取约0.2g 壳聚糖，将其溶于少量的混合溶剂中，转移至 100 ml 容量瓶中，并用混合溶剂定容。在25℃水浴中恒温，用秒表分别测 定混合溶剂、混合溶剂分别加入2ml， 6ml， 8ml，10ml，12ml壳聚糖溶液 在乌氏粘度计中流出的时间。
根据公式r= t/t0和sp = r –1，计算出r和sp值。在分别求出 Lnr/C
Ve：到达滴定终点时所需的滴定溶液体积（mL），
V：滴定溶液的体积（mL）；
cB：滴定液的物质的量浓度； a（H3O+）：H+的活度； c（H3O+）：H+的物质的量的浓度； c（OH-）：OH-的物质的量的浓度；
V0：被滴定溶液的体积（mL）；
K：酸稳定常数，对于强酸为零；
当用强酸滴定时，因K = 0，该公式简化为：
0.3´10-3-2.0 ´10-3g cm-3，将会使r在1.1-2.0范围内。因为浓度太大时，线性差而影响外推 值；浓度太小时，溶液与溶剂的流出时间非常接近，产生较大的系统误差。 4 壳聚糖脱乙酰度测定方法较多。而较准确的方法为滴定法。常规的滴定方法由于
滴定所需的pH范围较大，这样在高pH时，壳聚糖由于溶解性降低会沉淀析出，不仅影响 滴定时颜色的观察，而且也不利于滴定反应的顺利进行。
¨ £ c1 V1 - c 2 Ve© £ m
´ 161 ´ 100%
红外光谱
由于甲壳素脱乙酰化后，其IR光谱
有明显的变化，这种变化不仅可以作
为定性分析的依据，而且有文献报道 利用红外光谱还可以对脱乙酰化度进
2
谱的最大差异表现在分子中酰胺键的 特征吸收上，在完全脱乙酰化的壳聚 糖中约在1655cm-1处的酰胺键特征吸
sp/C值，绘制 Lnr/C 及 sp/C与浓度C的关系曲线可得到类似下图所示的
曲线图。从图中得到特征粘度值η。再利用公式：
[η ]＝KM a （K=1.81×10–3, a=0.93）
测定粘均分子量实验数据
C 混合溶剂 混合溶剂+2mlCS 混合溶剂+6mlCS 混合溶剂+8mlCS 混合溶剂+10mlCS 混合溶剂+12mlCS t t0
r
sp
Lnr/C
sp/C
图解特征粘度关系曲线
线性电位滴定法测定脱乙酰化度及壳聚糖含量
基本原理
f(V) = K(V a(H3+O) + V +V V0 + V V +V a(H3+O)c(H3+O) - 0 a(H3+O) c(OH- )) + 0 (c (H3+O) - c(OH-)) c (B) c (B) c (B) 其中：f（V）= Ve – V
Intensity
行定量分析。壳聚糖与甲壳素红外光
1
收消失。表明酰胺键已完全水解。部
分水解时，此峰强度明显降低。而甲 壳素红外光谱中这一特征吸收很显著。
4000 3000 2000 1500 1000 500
Wavenumber / cm-1
热重分析表征
热重分析是物质表征的有效手
段之一。通过热重分析可以获得物 质在加热时的热分解行为。其结果 对于推测物质的组成，物质热分解 的动力学行为等许多信息，本实验 通过热重分析主要想获得所制的壳 聚糖样品中的含水量，以及是否含
有或含有多少无机杂质。同时与标
准物质的热分解曲线作对照也可表 明所制产物的可靠性。
Temperature
元素分析表征
元素分析是测定有机物质分子中元素组成的有效手段。本实验结合热分析结果可以通
过元素分析对所制产物的有关元素的组成进行确定。所得结果可与理论值进行对照。（理
论值% C： 39.63；H：7.38；N： 7.90）。
f ( V) =
V0 + V + c B ( c (H3O ) - c(OH )
Ve图解法确定滴定终点时滴定剂的体积
W(NH2) =
Ñ Ò õ Í £ ¶ È =
(C1V1-C2V2)´M(-NH2) m
203W(-NH2) 0.16 + 42W(-NH2)
´ 100%
´ 100%
Ç ¾ ¿ Û Ì Ç º ¬ Á ¿ ¨ £ %© £ =
熟练掌握由虾壳制取壳聚糖的实验方法。
掌握壳聚糖的表征方法，了解壳聚糖的用途，学会实验中所用各种仪器的使用方法。
实验原理
CH2OH HO
O O n
CH2OH
NaOH
HO
O NH2 O
HO
NH2 O
O
NH C = CH 3 O
CH2OH n-a
wk.baidu.com
a
壳聚糖制备
N2
壳聚糖表征 粘均分子量测定
实验注意事项
1 实验发现由甲壳素在浓碱作用下水解，如果处理不当，就会使所制得的壳聚糖发 黄，最主要的原因是干燥的甲壳素遇到热的浓碱液所致。因此，在浓碱水解甲壳素前用水 充分浸泡非常重要。 2 在水解时充入氮气，以防氧化断链也显得很重要。
3 由于用粘度法测高聚物分子量的r范围为1.1-2.0。在25℃时壳聚糖的浓度为
思考题
1 粘度法测定壳聚糖分子量时为何在溶液中加入NaCl？ 2 制备壳聚糖时反复洗涤产品时，用自来水洗涤产品可否？为什么？
3
4
甲壳素在强碱性溶液中水解制备壳聚糖时应注意那些问题？
线性电位法测定壳聚糖脱乙酰化度有什么优点？
用天平准确称取约0.2g 壳聚糖，将其溶于少量的混合溶剂中，转移至 100 ml 容量瓶中，并用混合溶剂定容。在25℃水浴中恒温，用秒表分别测 定混合溶剂、混合溶剂分别加入2ml， 6ml， 8ml，10ml，12ml壳聚糖溶液 在乌氏粘度计中流出的时间。
根据公式r= t/t0和sp = r –1，计算出r和sp值。在分别求出 Lnr/C
Ve：到达滴定终点时所需的滴定溶液体积（mL），
V：滴定溶液的体积（mL）；
cB：滴定液的物质的量浓度； a（H3O+）：H+的活度； c（H3O+）：H+的物质的量的浓度； c（OH-）：OH-的物质的量的浓度；
V0：被滴定溶液的体积（mL）；
K：酸稳定常数，对于强酸为零；
当用强酸滴定时，因K = 0，该公式简化为：
0.3´10-3-2.0 ´10-3g cm-3，将会使r在1.1-2.0范围内。因为浓度太大时，线性差而影响外推 值；浓度太小时，溶液与溶剂的流出时间非常接近，产生较大的系统误差。 4 壳聚糖脱乙酰度测定方法较多。而较准确的方法为滴定法。常规的滴定方法由于
滴定所需的pH范围较大，这样在高pH时，壳聚糖由于溶解性降低会沉淀析出，不仅影响 滴定时颜色的观察，而且也不利于滴定反应的顺利进行。
¨ £ c1 V1 - c 2 Ve© £ m
´ 161 ´ 100%
红外光谱
由于甲壳素脱乙酰化后，其IR光谱
有明显的变化，这种变化不仅可以作
为定性分析的依据，而且有文献报道 利用红外光谱还可以对脱乙酰化度进
2
谱的最大差异表现在分子中酰胺键的 特征吸收上，在完全脱乙酰化的壳聚 糖中约在1655cm-1处的酰胺键特征吸
sp/C值，绘制 Lnr/C 及 sp/C与浓度C的关系曲线可得到类似下图所示的
曲线图。从图中得到特征粘度值η。再利用公式：
[η ]＝KM a （K=1.81×10–3, a=0.93）
测定粘均分子量实验数据
C 混合溶剂 混合溶剂+2mlCS 混合溶剂+6mlCS 混合溶剂+8mlCS 混合溶剂+10mlCS 混合溶剂+12mlCS t t0
r
sp
Lnr/C
sp/C
图解特征粘度关系曲线
线性电位滴定法测定脱乙酰化度及壳聚糖含量
基本原理
f(V) = K(V a(H3+O) + V +V V0 + V V +V a(H3+O)c(H3+O) - 0 a(H3+O) c(OH- )) + 0 (c (H3+O) - c(OH-)) c (B) c (B) c (B) 其中：f（V）= Ve – V
Intensity
行定量分析。壳聚糖与甲壳素红外光
1
收消失。表明酰胺键已完全水解。部
分水解时，此峰强度明显降低。而甲 壳素红外光谱中这一特征吸收很显著。
4000 3000 2000 1500 1000 500
Wavenumber / cm-1
热重分析表征
热重分析是物质表征的有效手
段之一。通过热重分析可以获得物 质在加热时的热分解行为。其结果 对于推测物质的组成，物质热分解 的动力学行为等许多信息，本实验 通过热重分析主要想获得所制的壳 聚糖样品中的含水量，以及是否含
有或含有多少无机杂质。同时与标
准物质的热分解曲线作对照也可表 明所制产物的可靠性。
Temperature
元素分析表征
元素分析是测定有机物质分子中元素组成的有效手段。本实验结合热分析结果可以通
过元素分析对所制产物的有关元素的组成进行确定。所得结果可与理论值进行对照。（理
论值% C： 39.63；H：7.38；N： 7.90）。
f ( V) =
V0 + V + c B ( c (H3O ) - c(OH )
Ve图解法确定滴定终点时滴定剂的体积
W(NH2) =
Ñ Ò õ Í £ ¶ È =
(C1V1-C2V2)´M(-NH2) m
203W(-NH2) 0.16 + 42W(-NH2)
´ 100%
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