[发明专利]水溶性甲壳素的制备方法

说明书

本发明主要涉及水不溶的部分脱乙酰化的甲壳素，通过物理与化学方法，进行“变性转化”处理，使原来具有高级结构和结晶状的脱乙酰甲壳素，变成无定形的水溶性的具高分子量的脱乙酰甲壳素，其属一种水溶性甲壳素化合物的制备方法。

目前，已有制备水溶性甲壳素技术主要有三个方面：一是水溶性碱性甲壳素，即天然甲壳素用浓碱高温高压处理，制得碱性甲壳素，再经有机溶剂沉淀，可得水溶性碱性甲壳素（日公开特许公报，昭55-152705）。二是水溶性甲壳素衍生物，即天然甲壳素经浓碱处理，再用化学方法接上大量亲水性侧链基因，改变其结构，制得水溶性甲壳衍生物，如羧甲基甲壳素，乙二醇甲壳素等[Methods    in    Engymology，vol.161，p408（1988）]。三是脱乙酰甲壳素，经化学方法等降解成低分子化合物，成水溶性甲壳素（日公开特许公报，平2-41301及平2-22301）。

上述几种制备水溶性甲壳素技术，其各有不足之处，如工艺操作步骤繁复，生产周期长，工作条件苛刻，即制备中既需高温高压又要低温冷冻等，故成本高，收率低，或分子量小，粘度低，应用范围局限，难于适应工业生产。

本发明目的旨在克服上述一些方法的缺点，寻找一条新工艺路线，使操作步骤简单，不需特殊设备，收率较高，适合于工业生产制备的高分子量水溶性甲壳素的方法。

天然甲壳素是高分子多糖化合物，但其不溶于水，只能在浓的无机酸和某些特殊溶剂中才能溶解，因其分子链内、链间都会有丰富氢键，并具有双股螺旋的高级结构和结晶状态。根据山楠等人[Makromol.Chem.177（1976）3589]的研究认为：要改善甲壳素的溶解性，除了降低分子量和进行脱乙酰化外，还要破坏其高级结构，本发明依据这一原理制成了水溶性甲壳素。

按照本发明，其工艺过程是先取脱乙酰化度为75%以上的脱乙酰甲壳素，一般可溶于浓度为0.5-3%的各种有机酸，其中含醋酸、乳酸、甲酸及柠檬酸（除柠檬酸为重量百分比W/W之外，其余均为体积比浓度v/v）等，制备时选择一种，可制成1-5%的粘稠的脱乙酰甲壳素酸性溶液，PH为4-6，在一定温度下，即20-70℃范围进行“变性转化处理”，时间1-24小时不等，成变性甲壳素溶液，再经过如丙酮等有机溶剂作加强变性转化处理，并不断搅拌，产生大量白色纤维状沉淀，过滤，收集沉淀，再以有机溶剂丙酮等浸洗，彻底破坏了其高级结构，于五氧化二磷中真空干燥，可使原来结晶态变为无定形，疏水性变成亲水性的，从而成为高分子水溶性甲壳素，得率为85%左右。

本发明所精心研究和设计的工艺方案，创立了完整的水溶性甲壳素制备新技术。

为了便于对本发明的了解，现以实施例结合附图所示的水溶性甲壳素制备工艺流程图，逐一说明制备方法的技术内容。

实施例1，取脱乙酰化度75%以上的脱乙酰甲壳素1，约10克，溶于0.5-3%（V/V或固体为W/W）的有机酸（含醋酸，甲酸，乳酸及柠檬酸等，制备时选择其中一种）溶液2，约500毫升，滤去不溶物，制得1-5%粘稠性酸性溶液，其PH＝5.3左右的脱酸甲壳素酸性溶液3，60℃恒温下作“变性转化”处理4，约2小时，冷却至室温，成变性甲壳素溶液5，在室温下加入5倍体积丙酮中，进行有机溶剂处理6，在15-20分钟内加完，不断搅拌，产生大量白色纤维状沉淀，继续搅拌10分钟，经过滤，收集沉淀7，成滤饼8，用少量丙酮洗三次，后在五氧化二磷中作真空干燥9，得到水溶性甲壳素产物10，重量约8.2克。

实施例2，取脱乙酰化度75%以上脱酰甲壳素1，约40克，溶于2.3%的有机酸（含甲酸，醋酸，乳酸与柠檬酸等，除固体酸为重量比外，余都以体积比计浓度，制备时选择其中一种）溶液2中，约1000毫升，滤去不溶物，可制得粘稠性溶液，其PH＝5.8左右的脱乙酰甲壳素酸性溶液3，在20-70℃下恒温作“变性转化处理4，约12小时以上，冷却至室温，成变性甲壳素溶液5，加入5倍体积的丙酮中，进行有机溶剂处理6，约30分钟加完，同时不断搅拌，产生大量纤维状白色沉淀，继续搅拌反应10分钟，经过滤，收集沉淀7，其沉淀成滤饼8，用少量丙酮洗三次，每次10分钟，最后在五氧二磷中作真空干燥9，得到高分子水溶性甲壳素产物10。重量约3千克。

由本发明制备水溶性甲壳素，在水中溶解性好，其水溶液透明、澄清，无不溶残渣，溶液粘度大，分子量高，PH近中性，与蒸馏水相同。此种方法可广泛适用于工业化生产，其水溶性甲壳素在工业、农业及医药等方面有重要应用价值。