本技术介绍了一种创新的温度响应性低共熔溶剂-水提取系统,用于高效提取甲壳素。该系统由特定的温度响应性低共熔溶剂与水混合而成,其中低共熔溶剂包含利多卡因、油酸和乙酸。该方法利用温度变化实现溶剂的相变,从而高效提取甲壳素,具有操作简便、提取效率高等优点。
背景技术
甲壳素是由β(1→4)键连接的N-乙酰-D-葡糖胺重复单元组成的天然聚合物,是仅次于纤维素的第二丰富的生物聚合物,主要存在于甲壳类动物和昆虫的壳、真菌的细胞壁以及其他如软体动物的软骨中。甲壳素作为唯一含氮的天然多糖具有生物相容性、生物降解性及多种活性,在食品、医药、环保等领域具有重要应用。
虾蟹壳是工业上用来生产甲壳素的主要原料。除甲壳素外,虾蟹壳的主要成分还包括碳酸钙和蛋白质,蛋白质包裹甲壳素分子链形成蛋白质-甲壳素复合纤维束,结晶态的矿物质沉积在上面,形成虾蟹坚硬的外壳。因此,提取甲壳素的实质实际是虾蟹壳中矿物质和蛋白质的脱除。传统酸碱法是工业上提取甲壳素的基本方法,但此方法对酸、碱需求量大,所产生的废液会造成严重环境污染,不符合绿色和可持续发展的理念。
近年来,低共熔溶剂(Deep eutectic solvent;DES)的出现,为甲壳素的高效提取开辟了新的途径。低共熔溶剂是由一定化学计量比的氢键供体(HBD)和氢键受体(HBA)通过分子间的氢键相互作用自缔合形成熔点低于每个单独组分熔点的均匀混合物,具有环境友好、制备简单、良好的生物可降解性和生物兼容性等优点,被认为是新一代绿色溶剂。目前,已有多种类型的DES被开发并应用于甲壳素提取中,常用的氢键受体主要有氯化胆碱和甜菜碱,氢键供体包括甘油、乙二醇和尿素等有机分子,其中氯化胆碱-有机酸的组合同时具备较高的脱矿物质及脱蛋白能力,因此,基于低共熔溶剂提取甲壳素被认为是一种提取速度快、提取效率高的方法。同时,通过反溶剂法可以去除提取后残留在DES中的碳酸钙、蛋白质等杂质,回收DES并进行重复使用。但目前所应用的DES具有蒸汽压低、吸湿性强等特性,在加入反溶剂—水沉淀杂质后,需通过旋转蒸发法除去加入的反溶剂,耗能高且难以实现规模化生产。因此,设计合成新型温度响应性低共熔溶剂,通过升高或降低系统的温度改变DES的亲/疏水性,实现DES相与水相的结合或快速分离,改善DES提取与回收的过程,对促进低共熔溶剂在甲壳素提取领域的进一步应用具有重要意义。
实现思路