摘要
梭子蟹作为一种十分重要的海洋渔业资源，每年的产量非常巨大。但是，经过加工后的废料无法被合理处理。这些废料会对环境产生比较大的影响。而经过化学处理，这些废料可以提取出甲壳素。 甲壳素是一种天然有机高分子，具有良好的生物相容性，可以被生物酶降解，无毒副作用。是一种在多个领域中具有极大潜力的新型功能性生物材料，并已经引起了广泛的关注。但是，作为一种非常重要的医用材料，其工业化生产的生产工艺目前停留在比较落后的阶段，主要以盐酸，氢氧化钠等化学试剂为主，生产过程中的无机试剂，剧烈的反应条件都会无可避免的影响周围的环境，同时对甲壳素的分子结构产生一定的影响。 本文以柠檬酸代替盐酸，以氢氧化钾代替氢氧化钠，探究了甲壳素的新的清洁化生产工艺，并且对工艺流程中产生副产物的柠檬酸钙进行回收，以食品级柠檬酸钙的形式再利用。有效减少对于环境的污染。设计单因素实验，并根据单因素实验结果，结合响应面优化法以及实际生产成本，探索出甲壳素清洁化生产的最佳工艺流程为；采用8%的柠檬酸在室温条件下处理8h，脱钙两次后，使用1mol/L的氢氧化钾溶液于90℃条件下碱处理4h，脱蛋白两次后，再使用8%的柠檬酸溶液于室温条件下脱钙4h。于日光下照射24—36h，可成功制备出医用级甲壳素原料。最终得到的甲壳素灰分含量0.62%，蛋白质含量0.17%，产率25.72%。 为有效减少环境污染，以枯草杆菌蛋白酶和地衣芽孢杆菌蛋白酶为基本材料，探究酶法对于甲壳素中蛋白质脱除的可行性，并探索出酶法生产甲壳素的最佳工艺流程。研究发现，地衣芽孢杆菌蛋白酶具备更好的脱蛋白能力。最佳工艺流程条件为1：10的液料比，6h的酶解时间，8000U/g的酶用量。此时的蛋白质水解率为71.51%。 相较于传统的甲壳素蛋白质测定方法凯式定氮法，本研究采取高温碱液提取配合考马斯亮蓝G-250蛋白指示剂检测甲壳素中的蛋白含量。提高了实验的精确度，并对该实验的结果进行验证。本研究以氢氧化钠-尿素溶解体系溶解甲壳素，根据Mark-Houwink方程，推算甲壳素的粘均分子量，并对市售医用级甲壳素原料，化学法自制甲壳素，酶法自制甲壳素的粘均分子量进行比较。结果表明，本实验的化学法以及酶法所生产出的甲壳素具有更高的粘均分子量。红外光谱，X射线衍射，热重分析结果表明表明本研究的化学法，酶法生产工艺相较于传统的甲壳素生产制备工艺对于甲壳素分子的化学结构具有更小的破坏作用。拉力检测结果表明更大的粘均分子量赋予了甲壳素更好的物理机械性能，对于甲壳素的实际应用以及工厂化生产具有极大的参考价值。
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