全 文 ：第 ww卷 第 v期
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林 业 科 学
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从马尾松毛虫蛹中制备甲壳素和壳聚糖
刘高强 魏美才 刘卫星
k中南林业科技大学生命科学与技术学院 长沙 wtssswl
摘 要 } 采用酸碱法对马尾松毛虫蛹中甲壳素的提取及壳聚糖的制备技术进行研究 ∀结果表明 }虫蛹甲壳素提
取的最佳工艺为 ) ) ) tl脱矿物质 }盐酸质量分数为 v h o处理温度为 vx ε o处理时间为 us «~ul 脱有机物质k蛋白
质l }‘¤’‹质量分数为 x h o处理温度为 zs ε o处理时间为 ts «~vl脱色 }‹u ’u 质量分数为 tt h o处理时间为 u1x «o
处理温度为 {x ε ∀在此工艺下所得甲壳素产品为白色片状固体 o其产品质量指标达到食品级甲壳素标准 ∀虫蛹
壳聚糖制备的最佳工艺为 }‘¤’‹质量分数为 xx h o浸泡时间为 y «o浸泡温度为 tss ε ∀所得壳聚糖产品为白色片
状固体 o其水分含量为 v1zv h o灰分为 s1{| h o脱乙酰度为 |v1uu h o黏度为 uu1y °°¤#¶o产品质量指标也达到食品级
壳聚糖标准 ∀本研究提出一种从马尾松毛虫蛹中制备食品级甲壳素 o以及制备具有上述特性的虫源壳聚糖的应用
技术 ∀
关键词 } 昆虫资源 ~马尾松毛虫 ~甲壳素 ~壳聚糖 ~制备
中图分类号 }≥z{| 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kuss{lsv p stsz p sy
收稿日期 }ussz p su p su ∀
基金项目 }国家自然科学基金资助项目kvsszsyuzl和湖南省自然科学基金资助项目k|{≠ustsl共同资助 ∀
Πρεπαρατιον οφ Χηιτιν ανδ Χηιτοσαν φροµ τηε Πυπαε οφ ∆ενδρολιµυσ πυνχτατυσ
¬∏Š¤²´¬¤±ª • ¬¨ ¬¨¦¤¬ ¬∏ • ¬¨¬¬±ª
k Χολλεγε οφ Λιφε Σχιενχε ανδ Τεχηνολογψo ΧεντραλΣουτη Υνιϖερσιτψοφ Φορεστρψ & Τεχηνολογψ Χηανγσηα wtssswl
Αβστραχτ } ∆ενδρολιµυσ πυνχτατυ󬶲±¨ ²©·«¨ °²¶·¶¨µ¬²∏¶©²µ¨¶·¬±¶¨¦·³¨¶·¶q«²º¨ √¨ µo¬·¬¶¤¯¶²¤³²·¨±·¬¤¯ ¥¬²µ¨¶²∏µ¦¨ ©²µ
«∏°¤±q„ ³µ²·²¦²¯ ©²µ³µ¨³¤µ¤·¬²±²©¦«¬·¬±¤±§¦«¬·²¶¤±©µ²° ³∏³¤¨ ²© ∆ qπυνχτατυσ º¨ µ¨ §¨ √¨ ²¯³¨ §º¬·«·«¨ „¦¬§2„¯ ®¤¯¬°¨ ·«²§q
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‹u ’u ¤·{x ε ©²µu qx «·² §¨¦²¯²µ¬½¨ q׫¨ ²¥·¤¬±¨ §¦«¬·¬± ∏±§¨µ·«¨ ¦²±§¬·¬²±¶º¤¶º«¬·¨¶«¨ ·¨¶²¯¬§o¤±§¬·¶ ∏´¤¯¬·¼ µ¨¤¦«¨§·²
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‘¤’‹ ¤·tss ε ©²µy «q׫¨ ²¥·¤¬±¨ §¦«¬·²¶¤±∏±§¨µ·«¨ ¦²±§¬·¬²± º¤¶º«¬·¨¶«¨ ·¨¶²¯¬§o¤±§¬·¶º¤·¨µ¦²±·¨±·º¤¶v1zv h ¤±§
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Κεψ ωορδσ} ¬±¶¨¦·µ¨¶²∏µ¦¨¶~ ∆ενδρολιµυσ πυνχτατυσ~¦«¬·¬±~¦«¬·²¶¤±~³µ¨³¤µ¤·¬²±
甲壳素k¦«¬·¬±l又名几丁质 !甲壳质等 o是许多低等动物特别是节肢动物如虾 !蟹 !昆虫等外壳的重要成
分k约含 ts h ∗ vs h l o也存在于低等植物如菌藻类和真菌的细胞壁中 o它是由 u p乙酰氨基 p u p脱氧 p ⁄p
葡萄糖的基本单元经 Βkt ψwl糖苷键连接的聚合物 o是迄今为止唯一发现的阳离子动物纤维和唯一的碱性
多糖k≥¼±²º¬¨¦®¬ετ αλqoussv ~׫¤µ¤±¤·«¤± ετ αλqoussvl ∀甲壳素脱去乙酰基后的产物为壳聚糖k¦«¬·²¶¤±l ∀
壳聚糖的溶解性能较甲壳素有很大改善 o在医药 !化工 !生物 !农业 !纺织 !印染 !造纸 !环保等众多领域中均具
有极其重要的用途k≥¼±²º¬¨¦®¬ ετ αλqoussv ~ ׫¤µ¤±¤·«¤± ετ αλqoussv ~Ž¤µ·¤¯ ετ αλqoussx ~ ¤¶∏²®¤ ετ αλqo
ussx ~Š¤§¨¶ ετ αλqoussxl ∀目前 o国内外对几丁质的研究日趋活跃 o但目前我国壳聚糖的年产量为 uss ·o远
不能满足市场需要 k吴长青 ousstl ∀
昆虫是生物中种类最多 !数量最大的生物类群 o现已被认为是潜在的蛋白质资源k…∏®®¨ ±¶ot||z ~魏美才
等 ousst ~¬∏ ετ αλqoussvl ∀事实上 o昆虫还是潜在的甲壳素资源 o如蝇蛆中的甲壳素含量为 ts h ∗ tx h
k¬∏ ετ αλqoussvl ∀因此 o在当前壳聚糖市场供不应求的形势下开发昆虫壳聚糖资源具有十分重要的意义 ∀
松毛虫k ∆ενδρολιµυσl是我国最严重的森林害虫 o堪称不冒烟的森林火灾 ∀上世纪 zs年代以来 o我国松
毛虫发生面积约为每年 txs万 ∗ uss万 «°u o其造成的直接经济损失超过 ts亿元k狄升 ot||xl ∀松毛虫在自
然界中的资源十分丰富 o据韩剑众等kt||tl估计 o浙江省每年可收 tws 万 ®ª松毛虫蛹 ∀马尾松毛虫
k ∆ενδρολιµυσ πυνχταντυσl是松毛虫中资源量较大的一种 ∀近年来 o我们从化害为宝的角度 o对松毛虫资源化利
用技术已进行了一些研究k刘高强等 oussv ~ussx¤~ussy ~usszl ∀作者前期对马尾松毛虫蛹中甲壳素的提取
进行了初步研究k刘高强等 ousszl o本文则在此基础上进一步深入研究了马尾松毛虫蛹中甲壳素的提取工
艺 o以及虫蛹壳聚糖的制备技术 ∀
t 材料与方法
111 材料和仪器
马尾松毛虫蛹k以下简称虫蛹l o采自湖南省岳阳市汩罗郊区 ∀主要仪器 }Ž⁄‘p s{…消化炉Π定氮仪 o上
海新嘉电子有限公司 ~° p {{÷ 电热恒温真空干燥箱 o上海跃进医疗器械厂 ~≥•÷v p |型箱形电阻炉 o长沙
远东电炉厂 ~‘⁄p t旋转黏度计 o上海精科仪器公司 ∀
表 1 甲壳素提取单因素试验的各因素及水平
Ταβ . 1 Φαχτορσ ανδ λεϖελσιν τηε ονε2ωαψτεστ φορ τηε εξτραχτιον οφ χηιτιν
因素 ƒ¤¦·²µ¶ 水平 ¨√¨ ¶¯t u v w x
‹≤¯质量分数 ‹≤¯ °¤¶¶©µ¤¦·¬²±Πh t v x { ts
‹≤¯浸泡时间 ‹≤¯·µ¨¤·° ±¨··¬° Π¨« ts tx us uw u{
‹≤¯浸泡温度 ‹≤¯·¨°³¨µ¤·∏µ¨Πε us vs vx wx xx
‘¤’‹质量分数 ‘¤’‹ °¤¶¶©µ¤¦·¬²±Πh u w x z |
‘¤’‹浸泡温度 ‘¤’‹ ·¨°³¨µ¤·∏µ¨Πε xs ys zs {s |s
‘¤’‹浸泡时间 ‘¤’‹ ·µ¨¤·°¨ ±··¬° Π¨« w y { ts tu
112 试验方法
t1u1t 单因素法提取甲壳素
马尾松虫蛹中甲壳素提取的基本
工艺为 }样品 ψ盐酸脱矿物质 ψ
氢氧化钠脱有机物质 ψ双氧水脱
色 ψ甲壳素产品k蒋挺大 oussv ~
詹永乐等 ousstl ∀
各工艺参数的确定采用单因
素试验法 ∀各因素及水平的设计如表 t∀测定某一因素时 o其他条件为非测定因素 ∀试验所选择的基本条件
为 }盐酸质量分数为v h o盐酸浸泡时间为us «o盐酸浸泡温度为vs ε ~氢氧化钠质量分数为w h o氢氧化钠浸泡
温度为 zs ε o氢氧化钠浸泡时间为 { «o双氧水质量分数为 tt h o双氧水浸泡时间为 u1x «o浸泡温度为 {x ε ∀
表 2 由甲壳素制备壳聚糖的试验因素及水平
Ταβ . 2 Φαχτορσ ανδ λεϖελσφορ τηε πρεπαρατιον οφ χηιτοσαν φροµ χηιτιν
因素 ƒ¤¦·²µ¶ 水平 ¨√¨ ¶¯t u v w
‘¤’‹质量分数 ‘¤’‹ °¤¶¶©µ¤¦·¬²±Πh vx wx xx yx
‘¤’‹浸泡温度 ‘¤’‹ ·¨°³¨µ¤·∏µ¨Πε zs {s |s tss
‘¤’‹浸泡时间 ‘¤’‹ ·µ¨¤·°¨ ±··¬°¨ Π« u w y {
t1u1u 甲壳素的定性 甲壳素
产品依次用 |x h !zs h !xs h !
vs h的酒精溶液和蒸馏水清洗
后 o置于白瓷点滴试验板上 o加 t
滴 s1sv h碘 p碘化钾溶液 o再加
t滴 t h 硫酸 o观察产生的反应
k陈长琨 ot||tl ∀
t1u1v 虫蛹壳聚糖的制备 虫蛹壳聚糖的制备采用浓碱法k蒋挺大 oussvl ∀各工艺参数的优化采用单因素
递进优化法k以脱乙酰度为优化指标l ∀影响壳聚糖制备的因素主要有 ‘¤’‹ 质量分数 !处理温度和处理时
间 ∀因此本试验以 ‘¤’‹质量分数 !处理温度和处理时间 v个因素进行试验 ∀各因素需要考察的水平见表
u ∀试验起始试验水平为 }‘¤’‹质量分数 wx h ~处理时间为 w «~处理温度为 |s ε ∀试验结果为 v次试验的
平均值 ∀
t1u1w 壳聚糖的定性 tl 将所制得的壳聚糖溶解于 t h乙酸水溶液中 o配制成 t h含量的溶液 ~ul 滴加几
滴甲基橙指示剂或几滴甲基红指示剂 o观察其颜色变化k蒋挺大 oussvl ∀
t1u1x 甲壳素和壳聚糖产品指标的测定 甲壳素的灰分含量采用干法灰化法k侯曼玲 ousswl ~甲壳素的 ‘
含量采用微量凯氏定氮法k侯曼玲 ousswl ~甲壳素Π壳聚糖产品水分的测定采用常压加热干燥法k侯曼玲 o
usswl ~壳聚糖产品脱乙酰度的测定采用酸碱滴定法k蒋挺大 oussvl ~壳聚糖产品的黏度采用 ‘⁄p t型旋
转黏度计进行k蒋挺大 oussvl ∀
u 结果与分析
211 虫蛹甲壳素的提取
u1t1t 盐酸质量分数对虫蛹脱矿物质的影响 不同质量分数kt h !v h !x h !{ h和 ts h l的盐酸对松毛虫蛹
{st 林 业 科 学 ww卷
脱矿物质的影响见图 t ∀由图 t可以看出 o盐酸质量分数越高 o脱矿物质的效果越好 ∀盐酸质量分数在 v h
以上时 o所得产品甲壳素的灰分都符合食品级的指标要求k灰分 [ t h lk蒋挺大 oussvl ∀但当盐酸质量分数
高于 v h时 o盐酸的质量分数对脱矿物质的效果差异并不明显 o这与张亦飞kt||yl报道的结果一致 ∀由于当
盐酸质量分数大于 v h时 o脱钙效果并不是很明显 o而且高质量分数的盐酸会加快甲壳素的降解 o考虑到甲
壳素的得率 o因此采用 v h的盐酸脱矿物质比较合适 ∀
图 t 盐酸质量分数对脱矿物质的影响
ƒ¬ªqt ׫¨ ©¨©¨¦·¶²© ‹≤¯ °¤¶¶©µ¤¦·¬²± ²± ¤¶«¦²±·¨±·
图 u 盐酸浸泡温度与脱矿物质含量的关系
ƒ¬ªqu ׫¨ µ¨ ¤¯·¬²±¶«¬³¥¨·º¨¨ ± ‹≤¯ ·µ¨¤·° ±¨··¨°³¨µ¤·∏µ¨ ¤±§¤¶«¦²±·¨±·
u1t1u 盐酸浸泡温度对虫蛹脱矿物质的影响 不同的盐酸浸泡温度kus !ux !vx !wx和 xx ε l对松毛虫蛹脱
矿物质的影响见图 u ∀图 u中显示 o所有温度下 o所得产品甲壳素的灰分都符合食品级的指标要求k灰分 h
[ t h lk蒋挺大 oussvl ∀当温度达到 vx ε 以上时 o脱矿物质的效果差别不大 ∀考虑到产品质量和经济成本 o
以室温 vx ε 脱矿物质为宜 ∀
u1t1v 盐酸浸泡时间对虫蛹脱矿物质的影响 盐酸浸泡时间kts !tx !us !uw和 u{ «l对松毛虫蛹脱矿物质的
影响见图 v ∀由图 v可见 o盐酸浸泡的时间越长 o脱矿物质的效果越好 ∀在 us «以上时就可达到食品级甲壳
素的标准k灰分 [ t h l ∀如果时间再长 o容易导致甲壳素的降解 o因此盐酸的浸泡时间以 us «为宜 ∀
图 v 盐酸浸泡时间与产品脱矿物质含量的关系
ƒ¬ªqv ׫¨ µ¨ ¤¯·¬²±¶«¬³¥¨·º¨¨ ± ‹≤¯·µ¨¤·°¨ ±··¬°¨¤±§¤¶«¦²±·¨±·
图 w ‘¤’‹质量分数对产品脱有机物质k蛋白质l的影响
ƒ¬ªqw ׫¨ ©¨©¨¦·¶²©‘¤’‹ °¤¶¶©µ¤¦·¬²± ²± µ¨°²√¬±ª
³µ²·¨¬±¶©µ²°·«¨ ³∏³¤¨ ²© ∆ q πυνχτατυσ
u1t1w ‘¤’‹ 质量分数对虫蛹脱有机物质k蛋白质l的影响 不同质量分数ku h !w h !x h !z h和 | h l的
‘¤’‹溶液对虫蛹脱有机物质k蛋白质l的影响见图 w ∀图 w表明 o‘¤’‹ 的质量分数越高脱有机物质k蛋白
质l的效果也越好 o在 ‘¤’‹ 的质量分数为 x h时 o产品含 ‘量ky1t{ h l达到食品级甲壳素指标ky1u h ∗
y1| h lk蒋挺大 oussvl ∀当质量分数继续升高时 o含 ‘量变化不大 o因此以 y h的 ‘¤’‹溶液脱有机物质k蛋
白质l为宜 ∀
u1t1x ‘¤’‹浸泡温度对虫蛹脱有机物质k蛋白质l的影响 在不同温度kxs !ys !zs !{s和 |s ε l下 o‘¤’‹溶
液对虫蛹脱有机物质k蛋白质l的影响见图 x ∀由图 x可以看出 o温度越高 o脱有机物质k蛋白质l的效果越
好 o当温度为 zs ε 时产品的含 ‘量ky1u{ h l就能达到食品级甲壳素的质量指标ky1u h ∗ y1| h lk蒋挺大 o
ussvl o从能耗角度考虑 o以 zs ε 浸泡脱有机物质k蛋白质l为宜 ∀
|st 第 v期 刘高强等 }从马尾松毛虫蛹中制备甲壳素和壳聚糖
图 x ‘¤’‹温度对产品脱有机物质k蛋白质l的影响
ƒ¬ªqx ׫¨ ©¨©¨¦·¶²©‘¤’‹ ·µ¨¤·°¨ ±··¨°³¨µ¤·∏µ¨ ²± µ¨°²√¬±ª
³µ²·¨¬±¶©µ²°·«¨ ³∏³¤¨ ²© ∆ q πυνχτατυσ
图 y ‘¤’‹浸泡时间对产品脱有机物质k蛋白质l的影响
ƒ¬ªqy ׫¨ ©¨©¨¦·¶²©‘¤’‹ ·µ¨¤·° ±¨··¬°¨ ²± µ¨°²√¬±ª³µ²·¨¬±¶
©µ²°·«¨ ³∏³¤¨ ²© ∆ q πυνχτατυσ
u1t1y ‘¤’‹浸泡时间对虫蛹脱有机物质k蛋白质l的影响 ‘¤’‹不同浸泡时间kw !y !{ !ts和 tu «l对虫蛹
脱有机物质k蛋白质l的影响见图 y ∀由图 y可以看出 o浸泡时间对脱有机物的影响差异极显著 ∀处理时间
越长 o脱有机物质k蛋白质l的效果越好 ∀当浸泡时间为 ts «时脱有机物质k蛋白质l就能使产品含 ‘量达到
食品级甲壳素ky1u h ∗ y1| h lk蒋挺大 oussvl的要求 o浸泡时间越长 o含 ‘量越低 o考虑到时间过长会导致产
品的水解 o因此 ‘¤’‹溶液脱有机物质k蛋白质l的浸泡时间以 ts «为宜 ∀
u1t1z 甲壳素提取工艺的验证和产品质量分析 综上所述 o马尾松毛虫蛹中甲壳素的最佳提取工艺为 ) ) )
tl脱矿物质 }盐酸质量分数为 v h o处理温度为 vx ε o处理时间为 us «~ul脱有机物质k蛋白质l }‘¤’‹质量
分数为 x h o处理温度为 zs ε o处理时间为 ts «∀在该工艺条件下 o对虫蛹中甲壳素进行 v次重复提取 o结果
获得白色片状物甲壳素产品 ∀
在提取的甲壳素中加入 t滴 s1sv h碘 p碘化钾溶液和 t滴 t h ‹u≥’w o在白瓷点滴试样板上显示紫褐
色 o再加数滴 zx h ‹u≥’w o发现紫色逐渐消失 o表明测试物为甲壳素 ∀
经测定 o其水分含量为 {1vt h o灰分为 t1sv h o含氮量为 y1z| h ∀甲壳素产品的产率为 vs1zu h ∀产品
的质量指标达到食品级甲壳素标准k蒋挺大 oussvl ∀
212 由甲壳素制备壳聚糖
u1u1t 不同 ‘¤’‹质量分数对壳聚糖产品脱乙酰度的影响 采用不同质量分数的 ‘¤’‹kvx h !wx h !xx h !
yx h l对虫蛹甲壳素脱乙酰基进一步制备昆虫壳聚糖进行了研究 o结果见图 z ∀由图中可见 o‘¤’‹质量分数
对壳聚糖的脱乙酰度有显著影响 ∀当 ‘¤’‹质量分数在 vx h ∗ xx h范围时 o随着质量分数的提高 o脱乙酰度
显著增加 o在 xx h时 o脱乙酰度为 {z1zt h ~而当 ‘¤’‹质量分数高于 xx h时 o脱乙酰度反而降低 o这可能与
浓碱破坏了甲壳素Π壳聚糖的主链结构有关 ∀因此 o以下试验中 ‘¤’‹的处理采用 xx h ∀
u1u1u 不同 ‘¤’‹ 处理温度对壳聚糖产品脱乙酰度的影响 在不同的 ‘¤’‹ 处理温度kzs !{s !|s !tss ε l
下 o对虫蛹甲壳素脱乙酰基进一步制备昆虫壳聚糖进行了研究 o结果见图 { ∀从图中可以看出 o‘¤’‹处理温
度对壳聚糖的脱乙酰度也有显著影响 ∀脱乙酰度随着处理温度的升高而升高ktss ε 时 o脱乙酰度达
|s1tt h l ∀结果表明 o采用 ‘¤’‹对甲壳素脱乙酰基需要较高的温度 ∀由于温度的影响很显著 o因此 o下面
的试验温度采用 tss ε ∀
u1u1v 不同 ‘¤’‹处理时间对壳聚糖产品脱乙酰度的影响 上面的试验结果表明 }当 ‘¤’‹ 质量分数为
xx h o处理温度为 tss ε 时 o壳聚糖产品的脱乙酰度最高 ∀因此 o本试验采用上面优化的工艺 o并进一步研
究不同 ‘¤’‹处理时间ku !w !y !{ «l对壳聚糖产品脱乙酰度的影响k图 |l ∀从图可知 o‘¤’‹处理时间对壳聚
糖产品的脱乙酰度有显著影响 ∀在 y «之内 o处理时间越长 o产品的脱乙酰度越高 ~但时间过长 o如接近 { «
时 o脱乙酰度反而降低 o这可能是浓碱长时间处理时 o破坏了昆虫甲壳素Π壳聚糖的主链结构 ∀因此 o‘¤’‹处
理时间不宜过久 o以 y «效果最好 ∀此时壳聚糖产品的脱乙酰度高达 |v1uu h ∀因此 o由虫蛹甲壳素脱乙酰
基进一步制备昆虫壳聚糖的最佳工艺为 }‘¤’‹质量分数为 xx h ~处理温度为 tss ε ~处理时间为 y «∀本
试验获得的马尾松毛虫蛹中壳聚糖的制备工艺参数与其他昆虫壳聚糖的制备工艺参数并不一致k刘高强 o
ussx¥l ∀
stt 林 业 科 学 ww卷
图 z ‘¤’‹质量分数对脱乙酰度的影响
ƒ¬ªqz ∞©©¨¦·¶²©‘¤’‹ °¤¶¶©µ¤¦·¬²± ²±·«¨ §¨ªµ¨¨²©§¨¤¦¨·¼¯¤·¬²±
图 { ‘¤’‹处理温度对脱乙酰度的影响
ƒ¬ªq{ ∞©©¨¦·¶²©‘¤’‹ ·µ¨¤·° ±¨··¨°³¨µ¤·∏µ¨ ²±·«¨ §¨ªµ¨¨²©§¨¤¦¨·¼¯¤·¬²±
图 | ‘¤’‹处理时间对脱乙酰度的影响
ƒ¬ªq| ∞©©¨¦·¶²©‘¤’‹ ·µ¨¤·° ±¨··¬°¨ ²±·«¨ §¨ªµ¨¨²©§¨¤¦¨·¼¯¤·¬²±
u1u1w 虫蛹壳聚糖产品的定性和质量分析 将所得壳聚
糖产品溶解于 t h乙酸水溶液中 o配制成 t h含量的壳聚糖
溶液 o滴加甲基橙指示剂后 o指示剂立即由棕黄色转变为橙
红色 ~而且 o当滴加几滴甲基红指示剂 o指示剂立即由棕黄
色转变成深红色 o表明所得产品为壳聚糖k蒋挺大 oussvl ∀
本试验最佳条件下获得的壳聚糖产品为白色片状固
体 ∀其水分含量为 v1zv h o灰分为 s1{| h o脱乙酰度为
|v1uu h o黏度为 uu1y °°¤#¶∀由甲壳素获得壳聚糖产品的
产率为 {y1vt h ∀产品的质量指标达到食品级甲壳素标准
k蒋挺大 oussvl ∀
v 讨论
甲壳素和壳聚糖由于其天然无毒和在许多领域的广泛
用途k≥¼±²º¬¨¦®¬ετ αλqoussv ~׫¤µ¤±¤·«¤± ετ αλqoussvl o已引起许多国家的重视 ∀然而 o目前壳聚糖的生产原
料来源有限 o生产成本较高k׫¤µ¤±¤·«¤± ετ αλqoussv ~刘高强 oussx¥l ∀昆虫资源量大 !生长繁殖快 !壳聚糖
含量较高 ∀因此 o昆虫壳聚糖资源的开发具有较好的市场前景k刘高强 oussx¥l ∀
目前已有蚕蛹 !蜣螂 !蟋蟀等昆虫中壳聚糖的提取报道k刘高强 oussx¥~王敦等 ousswl o但尚未见有关
害虫马尾松毛虫蛹中壳聚糖资源开发的信息 ∀
本试验结果发现 o马尾松毛虫甲壳素和壳聚糖的制备工艺参数和其他已研究昆虫的参数并不一致 ∀如
从蜣螂壳中提取甲壳素时 o充分脱去灰分所需要的最适温度是本试验中采用温度的 u倍kzs ε o本试验为
vx ε o两试验所用盐酸的质量分数接近l ~此外 o在由甲壳素制备壳聚糖时k脱乙酰基l o蜣螂甲壳素脱乙酰
基最适合的温度为 tvs ε k较高l o本试验为 tss ε ~最适 ‘¤’‹处理质量分数 o蜣螂为 ws h ∗ wx h o本试验为
xx h k较高l ~最适处理时间 o蜣螂为 v «o本试验为 y «k较高l ~脱色工艺中 o适合蜣螂的工艺为 Ž±’w 和草
酸分步法Π两步法处理 ~本试验中采用 ‹u ’u 一步处理 ∀因此 o从生产实际来看 o二者的工艺各有优缺点 ∀以
上结果也表明 o不同昆虫的物理质构和化学组成不同 o因而其甲壳素和壳聚糖的制备工艺不同 ~另外 o由于
甲壳素本身是由 u p乙酰氨基 p u p脱氧 p ⁄p葡萄糖的基本单元构成的高分子化合物 o因此 o分子量的大
小 o以及脱乙酰度和黏度的不同 o决定了壳聚糖性质的不同 o这是甲壳素和壳聚糖具有许多功能和广泛用途
的结构基础 ∀因此不同昆虫中甲壳素Π壳聚糖的制备虽有类似的基本工艺 o但生产特定性状的壳聚糖k如特
定分子量大小 !脱乙酰度和黏度l的具体工艺仍需要摸索 ∀本文确定的最佳工艺适合制备食品级甲壳素和脱
乙酰度为 |v1uu h !黏度为 uu1y °°¤#¶的虫源壳聚糖 ∀
松毛虫是一类林业大害虫 o自然资源量较大 o如能对其进行开发利用 o则可变害为宝 ∀何剑中等kt||{¤~
t||{¥l对云南松毛虫和思茅松毛虫的资源化利用进行了研究 ∀笔者近年来对马尾松毛虫资源化利用和资源
化管理进行了探讨 ∀目前我们已解决了马毛松毛虫毒素的影响k刘高强等 oussv ~ussx¤l o并对马尾松毛虫
中的蛋白质和油脂进行了提取研究k刘高强等 oussy ~杨青 ouss{l ∀本文则在以上研究的基础上进一步对
ttt 第 v期 刘高强等 }从马尾松毛虫蛹中制备甲壳素和壳聚糖
马尾松毛虫蛹中甲壳素的提取及其壳聚糖的制备进行了全面研究 ∀研究结果将为害虫的多维 !多途径开发
模式提供借鉴 o同时也为我们今后进一步研究松毛虫的/资源化综合管理0模式提供理论支撑k刘高强等 o
usswl ∀
w 结论
本试验采用经典的酸碱法 o研究了从害虫马尾松毛虫蛹中制备食品级甲壳素和壳聚糖的技术 ∀单因素
试验结果表明 o从虫蛹中提取甲壳素的最佳工艺参数为 ) ) ) tl脱矿物质 }盐酸质量分数为 v h o处理温度为
vx ε o处理时间为 us «~ul 脱有机物质k蛋白质l }‘¤’‹ 质量分数为 x h o处理温度为 zs ε o处理时间为 ts
«~vl脱色 }‹u ’u 质量分数为 tt h o处理时间为 u1x «o处理温度为 {x ε o一步法脱色 ∀由虫蛹甲壳素制备壳
聚糖的最佳工艺为 }‘¤’‹质量分数为 xx h o浸泡时间为 y «o浸泡温度为 tss ε ∀所得壳聚糖产品为白色片
状固体 o其水分含量为 v1zv h o灰分为 s1{| h o脱乙酰度为 |v1uu h o黏度为 uu1y °°¤#¶∀
本研究提出了一种从马尾松毛虫蛹中制备食品级甲壳素 o以及制备具有一定特性的虫源壳聚糖k脱乙酰
度为 |v1uu h o黏度为 uu1y °°¤#¶l的应用技术 ∀今后需要对不同脱乙酰度和黏度的虫源壳聚糖的制备技术
进行深入研究 ∀
参 考 文 献
陈长琨 qt||t1 昆虫生理生化实验 q北京 }中国农业出版社 ow p y q
狄 升 qt||x1 松毛虫综合防治效益分析 q林业经济 okwl }w{ p xw q
韩剑众 o马茂高 o梁细第 qt||t1 森林害虫的蛋白质资源的开发及饲用研究 q饲料工业 otukxl }vw p vx q
何剑中 o卢 南 qt||{¤q云南松毛虫蛹和成虫化学成分及其比较研究 q林业科学研究 ottkul }tvs p tvw q
何剑中 o崔永忠 o黄 茵 o等 qt||{¥q云南松毛虫蛹和蛾蛋白饲料价值的研究 q饲料工业 ot|kvl }v{ p ws q
侯曼玲 qussw1 食品分析 q北京 }化学工业出版社 ot p uuu q
蒋挺大 qussv1 甲壳素 q北京 }化学工业出版社 ot p u|s q
刘高强 o魏美才 o王晓玲 qussv1 松毛虫作为新资源食品的可行性及其前景分析 q中国食品学报 ovk增l }xsw p xsz q
刘高强 o魏美才 o王晓玲 qussw1 松毛虫资源开发及其资源化管理的初步设想 q西北林学院学报 ot|kwl }tt| p tuv q
刘高强 o魏美才 o王晓玲 qussx¤q马尾松毛虫幼虫中毒素的提取及其基本性质 q湖南农业大学学报 }自然科学版 ovtkul }txv p txx q
刘高强 o刘卫星 o魏美才 o等 qussx¥q虫类甲壳素Π壳聚糖的研究及其开发前景 q西北林学院学报 ouskwl }twv p twy q
刘高强 o魏美才 o王晓玲 o等 qussy1 稀碱法提取昆虫马尾松毛虫幼虫中蛋白质的研究 q食品科技 okxl }xz p x| q
刘高强 o刘卫星 o魏美才 o等 qussz1 从害虫马尾松毛虫中提取甲壳素的初步研究 q西北林学院学报 ouukul }v{ p wt q
王 敦 o胡景江 o刘铭汤 qussw1 从臭蜣螂中提取甲壳素 °壳聚糖的研究 q林业科学 owskxl }t{s p t{x q
魏美才 o刘高强 qusst1 昆虫蛋白质资源的开发与研究进展 q中南林学院学报 outkul }{y p |s q
吴长青 qusst1 壳聚糖在果汁澄清工艺上的应用 q饮料工业 qwkvl }| p tt q
杨 青 quss{1 马尾松毛虫油脂的提取及其多不饱和脂肪酸的富集研究 q中南林业科技大学硕士学位论文 q
张亦飞 qt||y1 壳聚糖制备工艺改进 q精细化工 otvkwl }xs p xu q
詹永乐 o黄春芳 o陈复生 qusst1 家蚕蛹皮制取壳聚糖的最佳工艺条件 q化学通报 okzl }wxs p wxv q
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k责任编辑 郭广荣l
utt 林 业 科 学 ww卷