[发明专利]一种纳米甲壳素材料及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种纳米甲壳素材料及其制备方法和用途，是将甲壳素原料和对甲苯磺酸‑氯化胆碱溶液混合，连续搅拌反应，使得甲壳素搅拌均匀；然后将所得的甲壳素与分散剂混合，然后从混合溶液中分离出纳米甲壳素，反复洗涤，得到纳米甲壳素材料。本发明与传统的矿物酸水解法相比，大大减少了废酸液的排放，减少环境的污染，而且制备的纳米甲壳素材料可用作高效的酶固定化载体。

技术领域

本发明涉及材料领域，特别涉及一种纳米甲壳素材料及其制备方法和用途。

背景技术

虾蟹是主要的水产养殖或捕捞对象，全球每年都会由于消费虾、蟹、龙虾产生大量的废弃虾蟹壳，这些废弃物的总量可达600～800万吨。相当大量的虾蟹壳作为垃圾被丢弃，产生恶臭并对环境造成污染。

实际上，虾蟹壳中含许多有价值的组分，比如蛋白质、甲壳质、虾青素等。其中，甲壳质(C₈H₁₃O₅N)_n，又称甲壳素、几丁质，英文名Chitin。1811年法国学者布拉克诺(Braconno)发现甲壳素，1823年欧吉尔(Odier)从甲壳动物的外壳中提取甲壳素。甲壳素的应用范围很广泛，在印染、生物医药、农业、渔业、食品、精细化学品等行业有极其重要的工业应用。通过对废弃虾蟹壳的有效利用，可以减少废弃虾蟹壳对环境负面的影响，并获得具有经济价值的新型可降解材料。以甲壳素为原料制备的纳米甲壳素(包括甲壳素纳米晶须和甲壳素纳米纤维)能够在水中形成稳定均匀分散液，不仅具有甲壳素的生物相容性高等性质，还有高长宽比、高表面积、低密度等优异的材料特性。但是，目前制备纳米甲壳素常用盐酸水解法，该方法需要消耗大量盐酸并产生酸性废液，并需要加入大量碱去中和废液，对环境造成负面影响。因此，建立一种酸性介质可循环利用的纳米甲壳素制备工艺显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种环境友好、成本低、工艺简单的纳米甲壳素材料及其制备方法和用途，制备得到的纳米甲壳素材料的酶固定化效率高。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种纳米甲壳素材料的制备方法，包括下述步骤：

(1)将甲壳素原料和对甲苯磺酸-氯化胆碱溶液混合，连续搅拌反应，使得甲壳素搅拌均匀；

(2)在连续搅拌的条件下，将搅拌均匀的甲壳素与分散剂混合，然后从混合溶液中分离出纳米甲壳素，反复洗涤，得到纳米甲壳素材料。

步骤(1)中，甲壳素原料和对甲苯磺酸-氯化胆碱的质量比优选(但不限于)为1:100000～4:10。

步骤(1)中，对甲苯磺酸-氯化胆碱溶液中，对甲苯磺酸与氯化胆碱的摩尔比优选(但不限于)为(1～2)：(2～1)。此外，除了对甲苯磺酸-氯化胆碱溶液，也可以是其他有机酸与胆碱盐类或者氢氧化胆碱组成的混合物、或者是他们与水的混合溶液。

步骤(1)中，既可以将甲壳素原料加入对甲苯磺酸-氯化胆碱溶液中，也可以将对甲苯磺酸-氯化胆碱溶液加入甲壳素原料中。

步骤(1)中，反应温度优选(但不限于)为80～100℃，反应时间优选(但不限于)为1～120min。

步骤(2)中，对甲苯磺酸-氯化胆碱与分散剂的质量比优选(但不限于)为1：(0.5～25)。

步骤(2)中，分散剂是有机溶剂或水；分散剂优选为甲醇、乙醇、乙腈或水。

步骤(2)中，可将甲壳素/对甲苯磺酸-氯化胆碱混合物加入分散剂中，也可以将分散剂加入甲壳素/对甲苯磺酸-氯化胆碱混合物中，实现混合。

步骤(2)中，分离的手段包括但不限于离心、过滤。