CN111683973B - 甲壳质和用于化学获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有大于或等于855kg.mol‑1的分子量的甲壳质,并涉及通过分离昆虫的角质层与软质部位并通过碱处理角质层的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的方法。
Description
本发明涉及甲壳质,脱乙酰壳多糖和由昆虫制备甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的方法。
根据本发明,“甲壳质”是指主要由葡糖胺和N-乙酰基葡糖胺单元组成的聚合物,其中所述单元可以任选地被氨基酸和/或肽取代。
“主要由…组成”是指所述聚合物包含按重量计55%至98%,优选地按重量计75%至90%的葡糖胺和N-乙酰基葡糖胺单元。
甲壳质被认为是在生物世界中仅次于纤维素的第二大合成聚合物。实际上,甲壳质是由生物世界中的许多物种合成的:它构成甲壳类和昆虫外骨骼的一部分,以及包围并保护真菌的侧壁。更具体地,在昆虫中,甲壳质构成其外骨骼的3%至60%。
根据本发明,“脱乙酰壳多糖”是指甲壳质脱乙酰基的产物。脱乙酰壳多糖和甲壳质之间的通常界限由乙酰化程度决定:乙酰化程度低于50%的化合物称为脱乙酰壳多糖,除此之外,乙酰化程度高于50%的化合物称为甲壳质。
甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的应用很多:化妆品应用(化妆品组合物),医学和制药应用(药物组合物,烧伤治疗,生物材料,角膜敷料,外科线),饮食和食品应用(人类食品,尤其在酿酒方面,和动物食料,更具体地在水产养殖和家禽饲养中),技术应用(过滤剂,织纹剂,絮凝剂或吸附剂,尤其用于水过滤和水污染控制)等。事实上,甲壳质和/或脱乙酰壳多糖是生物相容的、可生物降解且无毒的材料。
通常,甲壳质和脱乙酰壳多糖获自合成甲壳质的不同物种,例如上述那些,尤其是从甲壳类或昆虫获得。
从昆虫获得甲壳质和脱乙酰壳多糖是特别有利的,因为昆虫代表了丰富且可再生的原料。
在许多应用中,例如化妆品和药品方面,期望获得具有高分子量的甲壳质和/或脱乙酰壳多糖。
举例来说,使用具有高分子量的脱乙酰壳多糖使得可以最大程度地发挥抗菌作用并限制表皮水分的流失或对皮肤的刺激。
为了获得高分子量的脱乙酰壳多糖,首先必须获得高分子量的甲壳质。
实际上,脱乙酰壳多糖是通过甲壳质的脱乙酰作用获得的。然而,该步骤能够降低分子的分子量。因此,甲壳质的分子量越高,从该甲壳质获得的脱乙酰壳多糖的分子量越高。
此外,当在工艺结束时获得的甲壳质和/或脱乙酰壳多糖具有的分子量不足够用于目的应用时,则当前技术不允许增大甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的分子量。
获得除高分子量外还具有高纯度的甲壳质和/或脱乙酰壳多糖也是期望的,特别是在上述应用的框架内。
因此,本发明涉及一种甲壳质,其分子量大于或等于855kg.mol-1。
有利地,根据本发明的甲壳质的分子量大于或等于900kg.mol-1,优选大于或等于950kg.mol-1,更优选地大于或等于1000kg.mol-1。
分子量借助于通过落球的粘度测量来确定。
优选地,分子量根据通过落球粘度测量方法基于以下出版物中描述的一种进行测定:“Pacheco et al.; Structural characterization of chitin and chitosan obtained by biological and chemical methods; Biomacromolecules; 12, 3285- 3290, 2011”。
更具体地,在实施例1中使用和描述了该方法。
有利地,相对于甲壳质的总干重,本发明的甲壳质包含少于1.5重量%的氨基酸。
优选地,根据本发明的甲壳质包含小于1重量%,更优选小于0.9重量%,还更优选小于0.8重量%,并且还更优选小于0.7重量%的氨基酸,基于甲壳质的总干重。
有利地,存在于根据本发明的甲壳质中的残留氨基酸是:苏氨酸,谷氨酸,丙氨酸,半胱氨酸,缬氨酸,酪氨酸,组氨酸,赖氨酸,色氨酸或它们中的两种或更多种的组合。优选地,存在于根据本发明的甲壳质中的残留氨基酸由以下组成:丙氨酸,半胱氨酸,缬氨酸,组氨酸,赖氨酸,色氨酸或其两种或更多种的组合,优选地是所有这些氨基酸的组合。
根据本发明的甲壳质的氨基酸含量优选根据方法NF EN ISO13904(用于色氨酸),方法NF EN ISO13903(用于其它氨基酸)进行确定。
以百分比表示的相对丰度可以通过将每种氨基酸含量相对于总氨基酸含量来计算。
在整个申请中,当未规定法规、标准或指令的日期时,它是指在申请日有效的法规、标准或指令。
有利地,相对于甲壳质的总干重,本发明的甲壳质包含少于3重量%的灰分。
本发明的甲壳质优选包含小于2.75重量%,更优选小于2.5重量%,还更优选小于2重量%,还更优选小于1.8重量%的灰分,相对于甲壳质的全部干重。
确定灰分含量的方法是本领域技术人员众所周知的。优选地,该含量根据NF V18-101标准确定。
有利地,根据本发明的甲壳质包含小于1重量%,优选小于0.75重量%,更优选小于0.5重量%,还更优选小于0.2重量%的脂质,相对于甲壳质总干重。
更优选地,根据本发明的甲壳质不包含任何脂质。
确定脂质或脂肪含量的方法是本领域技术人员众所周知的。作为示例并且优选地,该含量的确定将按照EC152/2009法规中的方法进行。
因此,根据本发明的甲壳质具有低的氨基酸,脂质和灰分含量,因此具有高的纯度。
实际上,在本申请的框架内,为了测量纯度,从绝对纯度值(100%)中减去已知的杂质含量,即氨基酸,脂质和灰分,以获得通过差值估算的纯度。因此,例如,包含30%氨基酸,10%脂质和1%灰分的样品这时通过差值100-30-10-1=59%得到纯度。
因此,根据本发明的甲壳质有利地具有大于或等于95%的通过差值的纯度。
优选地,根据本发明的甲壳质具有大于或等于96%,优选地大于或等于97%的通过差值的纯度。
优选地,根据本发明的甲壳质是分离的甲壳质。
“分离的”甲壳质是指已经从其自然介质中分离或提取的甲壳质。
更特别地,在本申请的框架内,从昆虫,更具体地从昆虫角质层分离或提取甲壳质。
此外,本发明涉及一种脱乙酰壳多糖,其分子量大于或等于250kg.mol-1。
有利地,根据本发明的脱乙酰壳多糖的分子量大于或等于300kg.mol-1,优选地大于或等于325kg.mol-1,更优选地大于或等于350kg.mol-1。
该分子量以与以上针对本发明的甲壳质所指示的相同方式进行确定。
根据本发明的脱乙酰壳多糖也具有高纯度。
实际上,根据本发明的脱乙酰壳多糖有利地具有大于或等于95%的通过差值的纯度。
优选地,根据本发明的脱乙酰壳多糖具有大于或等于96%,优选地大于或等于97%的通过差值的纯度。
根据本发明的脱乙酰壳多糖的通过差值的纯度,氨基酸含量,灰分含量和脂质含量按照与上面对于甲壳质所指出的相同的方式进行测量。
有利地,根据本发明的脱乙酰壳多糖包含小于1.5重量%的氨基酸,相对于脱乙酰壳多糖的总干重。
优选地,根据本发明的脱乙酰壳多糖包含小于1重量%,更优选小于0.8重量%,还更优选小于0.5重量%,还更优选小于0.4重量%的氨基酸,相对于脱乙酰壳多糖的总干重。
有利地,存在于根据本发明的脱乙酰壳多糖中的残留氨基酸是:苏氨酸,赖氨酸和/或色氨酸。
有利地,根据本发明的脱乙酰壳多糖包含少于3重量%的灰分,相对于脱乙酰壳多糖的总干重。
根据本发明的脱乙酰壳多糖优选包含小于2.75重量%,更优选小于2.5重量%的灰分,相对于脱乙酰壳多糖的总干重。
有利地,根据本发明的脱乙酰壳多糖包含小于1重量%,优选小于0.75重量%,更优选小于0.5重量%的脂质,相对于脱乙酰壳多糖的总干重。
优选地,根据本发明的脱乙酰壳多糖是分离的脱乙酰壳多糖。
“分离的”脱乙酰壳多糖是指由已经从其天然介质中分离或提取的甲壳质获得的脱乙酰壳多糖。
更特别地,在本申请的框架内,脱乙酰壳多糖获自从昆虫,更具体地从昆虫角质层分离或提取的甲壳质。
本发明还涉及从昆虫获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的方法,包括以下步骤:
-将昆虫的角质层与软质部位分离,然后
-角质层的碱处理。
根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的方法使得可以获得具有高分子量的甲壳质和/或脱乙酰壳多糖。此外,甲壳质和/或脱乙酰壳多糖也具有高纯度,例如,通过差值的纯度。
“昆虫”是指处于任何发育阶段,如成年阶段,幼虫阶段或若虫阶段(中间阶段)的昆虫。有利地,在根据本发明的方法中使用的昆虫处于幼虫阶段(当昆虫是完全***时),处于若虫阶段(中间阶段)(当昆虫是不全***的),或者如果合适,则处于成年阶段。
在根据本发明的方法中使用的昆虫可以是可食用的。
有利地,优选用于实施根据本发明的方法的昆虫是例如鞘翅目(Coleoptera),双翅目(Diptera),鳞翅目(Lepidoptera)(例如大蜡螟),等翅目(Isoptera),直翅目(Orthoptera),膜翅目(Hymenoptera),蜚蠊目(Blattoptera),半翅目(Hemiptera),异翅目(Heteroptera),蜉蝣目(Ephemeroptera)和长翅目(Mecoptera),优选鞘翅目,双翅目,直翅目,鳞翅目或它们的混合物,甚至更优选鞘翅目。
在根据本发明的方法中优选使用的鞘翅目属于拟步甲科(Tenebrionidae),鳃金龟科(Melolonthidae),皮蠹科(Dermestidae),飘虫科(Coccinellidae),天牛科(Cerambycidae),步甲科(Carabidae),吉丁科(Buprestidae),花金龟科(Cetoniidae),椰象鼻蟲科(Dryophthoridae)或它们的混合物。
更优选地,它们是下面的鞘翅目:黄粉虫(Tenebrio molitor),黑菌虫(Alphitobius diaperinus),大麦虫(Zophobas morio),黑粉虫(Tenebrio obscurus),赤拟谷盗(Tribolium castaneum),黄色太阳甲虫(Pachnoda marginata)和红棕象甲(Rhynchophorus ferrugineus),或它们的混合物。更优选地,它们是黄粉虫。
根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的方法包括将昆虫的角质层与软质部位分离的步骤。
角质层是由昆虫表皮分泌的外层(或外骨骼)。它通常由三层组成:上表皮,外表皮和内表皮。
“软质部分”是指昆虫的肉(尤其包括肌肉和内脏)和汁(尤其包括体液,水和血淋巴)。特别地,软质部分不包括昆虫的汁。
昆虫的角质层与软质部位分离可以使用任何合适类型的分离器来进行。
根据第一种实施方案,角质层与软质部位分离使用带式分离器进行实施。
根据第二种实施方案,角质层与软质部位分离使用压滤机进行实施。
昆虫的角质层与软质部位的这种分离的步骤在下文中根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的详细方法的步骤2中更充分地进行描述。
昆虫的角质层与软质部位的这种分离尤其使得可以将甲壳质与软质部位分离。实际上,如下所述,在该分离步骤结束时获得的角质层具有相对于角质层的总重量为约10至30重量%的高甲壳质含量。
特别地,执行角质层与软质部位分离的步骤而无需执行任何预先的研磨昆虫的步骤,特别地研磨成颗粒形式。
根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的方法有利地包括在将角质层与软质部位分离的步骤之前的杀死步骤。
该杀灭步骤在下文的根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的详细方法的步骤1中更充分地进行描述。
有利地,在杀死步骤1之后,将昆虫直接用于进行将昆虫的角质层与软质部位分离的步骤2,即在步骤1和步骤2之间昆虫不经受任何处理,例如研磨,冷冻或脱水。
根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的方法包括在将昆虫的角质层与软质部位分离的步骤之后,对角质层进行碱处理的步骤。
有利地,使用强碱进行碱处理。
有利地,强碱选自氢氧化钠或苛性钠,氢氧化钾和氢氧化铵。优选地,强碱是氢氧化钠。
优选地,用于碱处理的碱为碱性水溶液的形式。
在这种情况下,水溶液形式的碱的摩尔浓度有利地在0.1至5mol.L-1之间,优选地在0.5至2mol.L-1之间,还更优选地等于1mol.L-1(例如摩尔苛性钠)。
要注意的是,在本申请的框架内,并且除非另有规定,否则所指示的值的范围应理解为包括端值。
优选地,调节碱的浓度以便获得碱干重(g):角质层干重(g):水的重量(g)的比,该比为0.4:0.45:10至1.4:0.45:30,更优选地为0.4:0.45:10和1.2:0.45:30,还更优选地为大约0.9:0.45:22。最优选的值特别是当使用氢氧化钠时要使用的那些值。
对角质层的碱处理的步骤在下文中根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的详细方法的步骤3中更充分地进行描述。
有利地,对角质层进行碱处理的步骤之后是回收甲壳质的步骤。
这种回收甲壳质的步骤在下文中在根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的详细方法的步骤4中更充分地进行描述。
任选地,根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的方法还包括洗涤甲壳质的步骤。
该任选的洗涤甲壳质的步骤在下文中在根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的详细方法的步骤5中更充分地进行描述。
任选地,根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的方法还包括干燥甲壳质的步骤。
该任选的干燥甲壳质的步骤在下文中在根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的详细方法的步骤6中更充分地进行描述。
由于甲壳质可以粉末形式出售,因此根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的方法可以任选地包括研磨甲壳质的步骤。
该任选的研磨甲壳质的步骤在下文中在根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的详细方法的步骤7中更充分地进行描述。
也可以进行研磨步骤以促进脱乙酰基反应,该反应允许从甲壳质制备脱乙酰壳多糖。
旨在将甲壳质转化为脱乙酰壳多糖的脱乙酰基步骤因此仅在所需产物为脱乙酰壳多糖的情况下才进行。
该甲壳质的脱乙酰基步骤在下文中在根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的详细方法的步骤8中更充分地进行描述。
有利的是,甲壳质脱乙酰基的步骤之后是回收脱乙酰壳多糖的步骤。
该回收脱乙酰壳多糖的步骤在下文中在根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的详细方法的步骤9中更充分地进行描述。
任选地,根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的方法还包括洗涤脱乙酰壳多糖的步骤。
该任选的洗涤脱乙酰壳多糖的步骤在下文中在根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的详细方法的步骤10中更充分地进行描述。
任选地,根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的方法还包括干燥脱乙酰壳多糖的步骤。
该任选的干燥脱乙酰壳多糖的步骤在下文在根据本发明获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的详细方法的步骤11中更充分地进行描述。
优选地,根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的方法不包括在低于6的pH下进行的步骤。
要注意的是,以上提到的并在下文在根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的详细方法中更全面地描述的步骤5至7、10和11是任选的。然而,根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的方法有利地包括这些步骤中的一个或多个,优选所有这些步骤。
另外要注意的是,下文描述的根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的详细方法的步骤1至11的特征不限于在所述详细方法中的使用,而是适用于在本申请中描述的根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的方法的所有实施方案,与这些实施方案中提供的步骤数无关。
这些特征还适用于以下描述的根据本发明的用于获得甲壳质的特定方法和用于获得脱乙酰壳多糖的特定方法。
因此,本发明更具体地目的为一种用于从昆虫获得甲壳质的特定方法,该方法包括以下步骤:
-杀死昆虫,
-将昆虫的角质层与软质部位分离,
-角质层的碱处理,
-甲壳质的回收。
因此,这种方法包括下面用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的详细方法的步骤1至4,并且有利地包括该详细方法的任选步骤5至7中的一个或多个。
本发明还涉及可以通过根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的方法或通过根据本发明的用于获得甲壳质的特定方法获得的甲壳质。
因此,本发明目的还是从昆虫获得脱乙酰壳多糖的特定方法,其包括以下步骤:
-杀死昆虫,
-将昆虫的角质层与软质部位分开,
-角质层的碱处理,
-甲壳质的回收,
-甲壳质的脱乙酰基,和
-脱乙酰壳多糖的回收。
因此,此方法包括后面用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的详细方法的步骤1至4、8和9,并且有利地包括该详细方法的任选步骤5至7、10和11中的一个或多个。
本发明还涉及可以使用根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的方法或使用根据本发明的用于获得脱乙酰壳多糖的特定方法获得的脱乙酰壳多糖。
根据本发明的甲壳质和/或脱乙酰壳多糖以及可以使用根据本发明的方法获得的甲壳质和/或脱乙酰壳多糖可以有利地用于各种应用中:
-在化妆品,药物,营养品或饮食组合物中,
-用作治疗烧伤(作为第二皮肤)的生物材料,以制造角膜敷料或手术线,
-作为过滤剂,织纹剂,絮凝剂和/或吸附剂,尤其用于水过滤和水去污。
根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的详细方法
•步骤1:杀死昆虫
该杀死步骤1可以有利地通过热冲击例如通过水烫或热烫来执行。此步骤1可以杀死昆虫,同时降低微生物负荷(降低变质风险和健康风险)并使昆虫的内部酶失活,该内部酶触发自溶作用,从而使它们快速褐变。
对于水烫,将昆虫,优选幼虫在水中烫2至20分钟,优选5至15分钟。优选地,水的温度处于87至100℃之间,优选92至95℃之间。
在水烫期间引入的水的量如下确定:以毫升为单位的水体积与以克为单位的昆虫重量之间的比率优选在0.3与10之间,更优选在0.5与5之间,还更优选在0.7与3之间,更优选约为1。
为了进行热烫,将昆虫,优选幼虫使用水中或蒸汽(蒸汽喷嘴或蒸汽床)在80至105℃,优选87至105℃,更优选95至100℃,甚至更优选为98℃,或者使用水在90至100℃,优选在92至95℃(通过喷嘴)之间的温度下,或以混合模式(水+蒸汽)在80至130℃,优选在90至120℃,更优选在95至105℃,再更优选98℃的温度下进行热烫。当昆虫仅在蒸汽中进行热烫时,则热烫有利地在强制循环蒸汽热烫机中进行。在热烫室中的停留时间为5秒至15分钟,优选为1至7分钟。
有利地,在杀死步骤1之后,将昆虫直接用于进行将昆虫的角质层与软质部位分离的步骤2,即在步骤1和步骤2之间不对昆虫进行任何处理,例如研磨,冷冻或脱水。
根据一个优选的实施方案,昆虫是鞘翅目,特别是黄粉虫。
•步骤2:将昆虫的角质层与软质部位分离
步骤2的目的是将昆虫的角质层与软质部位分开。
可以使用任何合适类型的分离器来将昆虫的角质层与软质部位分离。
根据第一种实施方案,使用带式分离器将角质层与软质部位分离。
“带式分离器”是指一种装置,其使得可以将产品的固体部分与软质部位分离,并且该装置包括挤压带(或压带机)和穿孔鼓。
作为实例,带式分离器可包括挤压带和穿孔鼓,其中挤压带围绕穿孔鼓的至少一部分。
挤压带允许将昆虫输送到穿孔鼓上并压在穿孔鼓上,以使昆虫的软质部位通过压力穿过鼓的穿孔,而昆虫的固体部分(角质层)留在鼓外面。
角质层然后可以使用刮刀进行回收。
作为实例,可以提及来自Baader公司的带式分离器,例如带式分离器601-607(“软分离器601-607”),或者来自BFD Corporation的SEPAmatic®带式分离器(范围410至4000V)。
有利地,鼓的穿孔的直径在0.5mm-3mm之间,优选地在1-2mm之间。
关于压力,本领域技术人员能够确定要施加的压力,以使得可以将昆虫的角质层与软质部位分离。
根据第二种实施方案,使用压滤机将角质层与软质部位分离。
压滤机由滤布组成,并根据压力过滤原理进行分离。
有利地,在根据本发明的用于获得甲壳质和/或脱乙酰壳多糖的方法中使用的压滤机是带式压滤机。
带式压滤机包括两条穿孔的挤压带(也称为“滤布”)。昆虫被放置在两个穿孔的挤压带之间,以使昆虫的软质部位通过压力穿过挤压带的穿孔,而昆虫的固体部分保留在两个穿孔的挤压带之间。
本领域技术人员能够确定挤压带的穿孔的直径以及允许使昆虫的角质层与软质部位分离而要施加的压力。
举例来说,可以提及来自Flottweg公司的带式压滤机(或“带式压榨机”),或来自ATR Creations公司的带式压滤机。
这种分离昆虫的步骤与可以通过例如单螺杆或双螺杆压榨机进行的传统压榨不同在于它允许(干净地)分离出昆虫的软质部位和角质层,而不使汁与固体部分分离。
有利地,使用皮带式分离器将昆虫的角质层与软质部位分离。
相对于角质层的总干重,在步骤2中获得的角质层包含按重量计10%至30%,优选地按重量计15%至25%的甲壳质。
甲壳质含量通过其提取来确定。举例来说,用于确定甲壳质含量的方法是ADAC991.43方法。
根据一个优选的实施方案,使用皮带式分离器将鞘翅目的角质层与软质部位,特别是黄粉虫的软质部位分离。
•步骤3:角质层的碱处理
在步骤3中,对在步骤2结束时回收的角质层进行碱处理,即,使它们与碱(或碱性试剂)接触。
有利地,使用强碱进行碱处理。
有利地,强碱选自氢氧化钠或苛性钠,氢氧化钾和氢氧化铵。优选地,强碱是氢氧化钠或氢氧化钾,更优选是氢氧化钠。
优选地,用于碱处理的碱为碱性水溶液的形式。
在这种情况下,在水溶液中的碱摩尔浓度有利地在0.1至5mol.L-1之间,优选地在0.5至2mol.L-1之间,还更优选地等于1mol.L-1(例如摩尔苛性钠)。
优选地,调节碱的浓度,以便获得干重碱(g):干重角质层(g):水重量(g)的比,其为0.4∶0.45∶10至1.4∶0.45∶30,更优选地为0.4:0.45:10至1.2:0.45:30,还更优选地为大约0.8:0.45:20。最优选的值特别是当使用氢氧化钠时要使用的那些。
碱处理有利地进行5至60小时,优选10至60小时,更优选15至55小时。
碱处理的持续时间可以有利地根据希望获得的甲壳质的性质例如其白度进行调整。
例如,在不特别希望获得白色甲壳质的情况下,碱处理的持续时间可以小于30小时,例如大约20小时。
另一方面,在期望获得白色甲壳质的情况下,特别地如果昆虫是鞘翅目和直翅目昆虫,则碱处理的持续时间将有利地为至少30小时,优选至少40小时,例如大约48小时。
有利地,碱处理在60至100℃之间,优选80至100℃之间,更优选地约90℃的温度下进行。
因此,反应介质可以例如使用油浴、热交换器或夹层加热***加热,以达到期望的温度。
碱处理的步骤有利地在搅拌下进行。
•步骤4:甲壳质的回收
从步骤3结束时获得的反应介质中回收甲壳质的步骤4可以使用任何合适的回收方法进行。这些方法是本领域技术人员已知的。
举例来说,可以提及过滤、离心和倾析。
有利地,甲壳质的回收通过过滤进行。
•(任选)步骤5:甲壳质的清洗
然后任选地洗涤在步骤4结束时回收的甲壳质。
洗涤甲壳质的步骤5有利地使用自来水或蒸馏水,优选使用自来水进行。优选地,该水的温度在15至60℃之间。
优选地,进行洗涤直到pH被中和。
•(任选)步骤6:甲壳质的干燥
然后任选地干燥甲壳质。
优选地,干燥步骤在40至105℃之间,优选在约60℃的温度下进行。
干燥步骤在10至80小时,优选约24小时的时间期间进行。
有利地,使用干燥炉进行干燥,所述干燥炉例如为来自Binder®公司的FED 115或FP53型。
为了从甲壳质制备脱乙酰壳多糖,还可以执行以下步骤:
•(任选)步骤7:甲壳质的研磨
在步骤4、5或6结束时获得的甲壳质然后任选地例如在带有筛子的超离心研磨机中研磨。
通过脱乙酰基反应从甲壳质生产脱乙酰壳多糖很大程度上取决于甲壳质颗粒的大小。因此,在脱乙酰基之前对甲壳质进行非常精细的研磨允许显著提高脱乙酰基反应的产率和速度,如在下表1中所示:
研磨 30 s | 研磨 45 s | 研磨 60 s | 研磨 120 s | |
50%颗粒 | < 174 µm | < 117 µm | < 95 µm | < 67 µm |
90%颗粒 | < 310 µm | < 244 µm | < 157 µm | < 159 µm |
DA* | 99% | 90% | 85% | 80% |
*乙酰化度DA的测量
表1:作为甲壳质的预先研磨的函数的脱乙酰效率
在表1中所示测试中进行的脱乙酰基条件如下:反应4小时,在100℃,为30体积%的NaOH水溶液,估算的甲壳质∶NaOH溶液的比例等于1:20。
结果,优先将甲壳质研磨成小于300μm的颗粒尺寸,例如小于260μm,或小于200μm或小于160μm的颗粒尺寸。
•步骤8:甲壳质的脱乙酰基
该步骤仅在希望获得脱乙酰壳多糖的情况下进行。
然后将甲壳质置于反应器中,在其中添加碱。
有利地,使用强碱进行甲壳质的脱乙酰基。
有利地,强碱选自氢氧化钠或苛性钠,氢氧化钾和氢氧化铵。优选地,强碱是氢氧化钠。
优选地,用于碱处理的碱为碱性水溶液的形式,优选为浓缩的碱性水溶液。
在这种情况下,在水溶液中的碱摩尔浓度有利地为4至25mol.L-1,优选地为6至22mol.L-1,更优选地为8至19mol.L-1,更优选为10至19mol.L-1,更优选为12.5至19mol.L-1。
优选地,调节碱的浓度,以获得以干重计碱(克):以干重计甲壳质(克):水重量(克)的比为18:1:35至55:1:55,例如为18:1:35至30:1:55,或大约24:1:45,更优选地大约38:1:50。最优选的值特别地是当使用氢氧化钠时要使用的那些。
优选地,脱乙酰基反应进行1至24小时,优选2至18小时。
有利地,该脱乙酰基反应分两次进行,具有中和pH的中间步骤。例如,脱乙酰基可以在两次两个小时(即4小时)中进行,具有中和该中间pH的中间步骤。
脱乙酰基反应温度有利地在80至150℃之间,优选在90至120℃之间,更优选为100℃。
•步骤9:回收脱乙酰壳多糖
从在步骤8结束时获得的反应介质中回收脱乙酰壳多糖的步骤9可以使用任何合适的回收方法进行。这些方法是本领域技术人员已知的。
举例来说,可以提及过滤、离心和倾析。
有利地,脱乙酰壳多糖的回收通过过滤进行。
在进行甲壳质研磨的步骤7的情况下,回收的脱乙酰壳多糖为粉末形式。
然后脱乙酰壳多糖可以进行本领域技术人员已知的允许其官能化的任何操作,特别地通过添加基团(羧基化,羟基化等)。
•(任选)步骤10:清洗
然后任选地洗涤在步骤9结束时回收的脱乙酰壳多糖。
洗涤脱乙酰壳多糖的步骤10有利地使用自来水进行。优选地,该水的温度在15至60℃之间。
优选地,进行洗涤直到pH被中和。
•(任选)步骤11:干燥
然后将可以呈粉末形式的脱乙酰壳多糖任选地在30至80℃之间,有利地在50至70℃之间,优选在约60℃下干燥,以获得脱乙酰壳多糖或具有大于85%,尤其大于90%的干燥物质含量的脱乙酰壳多糖粉末。
干燥步骤在10至80小时,优选约24小时期间进行。
有利地,干燥使用干燥炉,例如来自Binder®公司的FED 115或FP 53型号进行实施。
本发明通过阅读以下实施例将得到更好地理解,这些实施例是通过举例的方式给出的。
实施例1:根据本发明的获得甲壳质的方法
I.获得方法
使用了黄粉虫的幼虫。收到幼虫后,幼虫可在4℃下在其饲养托盘中存放0至15天,然后杀死,而不会发生重大降解。使用的幼虫的体重(年龄)是可变的,因此它们的组成可有所不同,如下表2所示:
生物质(昆虫) | mg | 23 | 35 | 58 | 80 | 108 | 154 |
干物质 | %* | 34 | 34 | 34.2 | 37.9 | 39.6 | 39.5 |
灰分 | %* | 1.59 | 1.52 | 1.6 | 1.75 | 1.67 | 1.43 |
粗蛋白 | %* | 22.6 | 22.2 | 22 | 23.2 | 23.1 | 23.2 |
脂质 | %* | 6.62 | 6.88 | 7.98 | 10.3 | 10.9 | 11.7 |
*%以干重/幼虫湿重表示。
表2:黄粉虫幼虫的生化组成,根据其重量。
•步骤1:杀死昆虫
将活的幼虫(+4℃至+25℃)以2至10厘米的厚度在穿孔的传送带(1毫米)上输送至热烫室。因此,将昆虫在强制通风下于98℃的蒸汽(蒸汽喷嘴或蒸汽床)中或在92-95℃的水中(喷雾嘴)或混合模式(水+蒸汽)中烫漂。在热烫室中的停留时间为5秒至15分钟,理想地为5分钟。
烫漂后的幼虫温度在75℃至98℃之间。
•步骤2:将昆虫的软质部分与角质层分离
幼虫一旦烫漂,就被输送到带式分离器的进料斗中,以便将幼虫的角质层与软质部位分开。
有利地,在杀死后立即进行分离,从而使幼虫没有时间冷却至环境温度。
使用的带式分离器是Baader公司的带式分离器601。
鼓的孔的直径为1.3毫米。
昆虫的软质部位被回收在槽中。
使用刮刀回收角质层。
角质层中干物质的百分比约为45%。
因此,角质层的水分含量约为55%。
•步骤3:角质层的碱处理
在装备有冷凝器和机械搅拌器(Heidolph® RZR1)的2L三颈烧瓶中,放入在步骤2中获得的90.02±0.02g湿角质层(干物质=40.1±0.1%)和1.80±0.02L浓度等于1mol.L-1的氢氧化钠水溶液。该介质用油浴加热到90±2℃,持续48小时。在整个反应过程中,反应介质经受280rpm的搅拌。
碱(以克为单位的干重):角质层(以克为单位的干重):水(以克为单位的重量)的比率大约等于0.9:0.45:22。
•步骤4:甲壳质的回收
然后将在步骤3结束时获得的反应介质进行过滤(SEFAR MEDIFAB®03-60/42过滤器),以回收甲壳质。
•(任选)步骤5:甲壳质的清洗
然后将在步骤4结束时回收的甲壳质用温热自来水冲洗,直到pH中和为止。
•(任选)步骤6:甲壳质的干燥
然后将甲壳质在干燥烘箱(Binder® FP53型)中在60℃下干燥24小时。
由此获得6.3±0.2g甲壳质。
II.分析方法
测量干物质和水分含量
干物质的百分比和水分含量计算如下。
称取2g甲壳质到杯子中,放入干燥烘箱(Binder®,FED 115型)中,并在105℃下干燥24小时(或直到完全干燥)。
干物质的百分比通过使在干燥后的甲壳质的干燥质量与在干燥前的甲壳质的质量之比得到。
水分含量是通过从100%的值中减去干物质的百分比得出的。
该测量方法还可用于测量干物质的百分比和角质层的水分含量。
灰分比的测量
灰分比根据NF V18-101标准的方法测定。
粗蛋白含量的测量
蛋白质含量是使用Dumas方法获得的,转换系数为6.25,其根据NF EN ISO 16634-1标准进行调整。
脂质或脂肪物质含量的测量
脂质含量通过EC152/2009法规–B方法–SN中的合适方法获得。
氨基酸含量和相对丰度
根据本发明的甲壳质的氨基酸含量优选地根据NF EN ISO 13904方法或根据用于色氨酸的27-01-2009–SN的EC152/2009法规(这两种方法等效)的合适方法来确定,和根据NF EN ISO 13903方法或用于其它氨基酸的来自27-01-2009–SN的EC 152/2009法规的方法(这两种方法等效)来确定。
通过将每种氨基酸含量与总氨基酸含量相关联来计算相对丰度。
氨基酸总含量
氨基酸总含量通过将对于每种氨基酸(包括色氨酸)获得的各个值相加来确定。
差值纯度(Pureté par différence)
在这种测量的情况下,从绝对纯度值(100%)中减去已知的杂质含量(氨基酸,脂质和灰分),以便通过差值获得估计的纯度值。因此,例如,包含30%氨基酸,10%脂质和1%灰分的样品因此具有差值纯度100-30-10-1=59%。
甲壳质的分子量
确定甲壳质分子量的方法是基于甲壳质稀释溶液的粘度测量。稀释在含5%氯化锂的二甲基乙酰胺(MSAc-5%LiCl)中进行。实际上,溶液形式聚合物增加了溶剂的粘度。溶液形式聚合物的粘度取决于其浓度和分子量。该关系由Mark-Houwink-Sakurada方程定义:
[η]=KMα
其中[η]:特性粘度,M:分子量,K和α:在给定温度下溶剂/聚合物体系的特定常数。
在25℃下溶于溶剂MSAc-5%LiCl中的甲壳质的值为:K=0.24mL.g-1和α=0.69(Pacheco等;2011)。
当聚合物的浓度趋于零时,特性粘度对应于比粘度。
为了测量甲壳质的比粘度,在MSAc-5%LiCl中制备了五种低浓度的溶液。为了测定相对粘度(η r),使用落球式微粘度计测量单独的溶剂的流动时间(t0)和具有不同浓度的溶液的流动时间(t)。由相对粘度(η r),需要计算每种甲壳质浓度的比粘度(η sp),比浓粘度(ηred)和特性粘度(η inh)。
特性粘度这时通过绘制曲线“浓度vs.降低粘度”(正斜率)和“浓度vs.特性粘度”(负斜率)来计算。这些曲线中的每条曲线都是从零浓度外推出来的。y轴截距对应于特性粘度。从两条曲线可以得出类似的结果。最后,为了确定甲壳质的分子量,应用了Mark-Houwink-Sakurada方程。
III. 结果
在步骤6结束时获得的甲壳质的性质汇集在下表3中。
灰分(g/100 g MS*) | 1.71 +/- 0.11 |
脂肪(g/100 g MS*) | 0 +/- 0.00 |
aa**总含量(g/100 g MS*) | 0.68 +/- 0.03 |
差值纯度(%) | 97.61 +/- 0.14 |
分子量(kg.mol-1) | 1015.5 +/- 98.29 |
*MS:干物质
**aa:氨基酸
表3:在实施例1中获得的甲壳质的性质。
获得的甲壳质中氨基酸的相对丰度在汇集下表4中。其用%表示。
苏氨酸(Thr) | 0.00 |
丝氨酸(Ser) | 0.00 |
脯氨酸(Pro) | 0.00 |
甘氨酸(Gly) | 0.00 |
谷氨酸(Glu) | 0.00 |
丙氨酸(Ala) | 12.48 |
半胱氨酸(Cys) | 5.87 |
缬氨酸(Val) | 8.07 |
蛋氨酸(Met) | 0.00 |
异亮氨酸(Ile) | 0.00 |
天门冬氨酸(Asp) | 0.00 |
亮氨酸(Leu) | 0.00 |
酪氨酸(Tyr) | 0.00 |
苯丙氨酸(Phe) | 0.00 |
组氨酸(His) | 44.77 |
赖氨酸(Lys) | 28.62 |
精氨酸(Arg) | 0.00 |
色氨酸(Trp) | 0.19 |
总和 | 100.00 |
表4:在实施例1中获得的甲壳质的氨基酸的相对丰度。
5种氨基酸看起来对该方法是特别耐受的,即丙氨酸,半胱氨酸,缬氨酸,组氨酸和赖氨酸。组氨酸,赖氨酸和丙氨酸是3种耐受性最高的氨基酸。实际上,它们占残留氨基酸的85%以上。
实施例2:根据本发明的获得脱乙酰壳多糖的方法
为了制备脱乙酰壳多糖,使用由实施例1的步骤4、5或6得到的甲壳质。
·(任选)步骤7:甲壳质的研磨
甲壳质在带有筛子的超离心研磨机中研磨至250µm的大小。
·步骤8:甲壳质脱乙酰
然后将甲壳质置于反应器中,在反应器中加入浓苛性钠溶液。加入50%含量的水溶液形式的氢氧化钠(即水溶液中氢氧化钠的浓度为12.5mol/L),其量为:研磨甲壳质的重量(克)/水溶液形式氢氧化钠的体积(毫升)等于1:50。然后将槽加热到100℃的温度。脱乙酰基反应进行两次2小时,具有中和pH的中间步骤。
·步骤9:回收脱乙酰壳多糖
然后过滤在步骤8结束时获得的反应介质(SEFAR MEDIFAB® 03-60/42过滤器)以回收脱乙酰壳多糖。
(任选)步骤10:清洗
然后将步骤9结束时回收的脱乙酰壳多糖用温热的自来水冲洗,直到pH值中和为止。
由此获得粉末状的脱乙酰壳多糖。
得到的脱乙酰壳多糖的分子量等于350+/-26kg.mol-1。
获得的脱乙酰壳多糖的差值纯度大于97%。
•(任选)步骤11:干燥
然后将脱乙酰壳多糖粉末在60℃下干燥以获得干物质含量大于85%的粉末。
实施例3:获得甲壳质的对比方法
该对比方法不包括从昆虫的角质层分离软质部位的步骤(根据本发明的方法的步骤2),但是包括将昆虫研磨然后压榨的步骤(对比方法的步骤2)。
I. 材料与方法
•步骤1:杀死昆虫
此步骤与实施例1中的步骤相同。
•步骤2:先研磨然后压紧昆虫
步骤1之后,将600g幼虫放入装有450mL水的烧杯中,并使用Thermomix®混合器以最大速度混合30秒。在以下条件下,用Angel型双螺杆压机对如此获得的液体进行压榨:
-速度=82rpm;
-W(能量)=3HP(马力),即2.68×106J;
-孔隙率(大约)=在第一部分中为0.5毫米,在最后一部分中为0.2毫米。
由此获得按重量计为133.1±0.1g的压榨汁和压榨饼。
•步骤3:压榨饼的碱处理
将90.06±0.05g在步骤2中获得的压榨饼(干物质=48±1%)和1.80±0.02L浓度等于1mol.L-1的氢氧化钠水溶液放入配备有冷凝器和机械搅拌器(Heidolph® RZR1)的2升三颈烧瓶中。用油浴将介质加热到90±2℃,持续48小时。在整个反应过程中,反应介质经受280rpm的搅拌。
•步骤4:甲壳质的回收
然后将在步骤3结束时获得的反应介质进行过滤(SEFAR MEDIFAB®03-60/42过滤器),以回收甲壳质。
•步骤5:甲壳质的清洗
然后将在步骤4结束时回收的甲壳质用温热自来水冲洗,直到pH中和为止。
•步骤6:甲壳质的干燥
然后将甲壳质在干燥烘箱(Binder® FP53型)中在60℃下干燥24小时。
由此获得8.1±0.7g甲壳质。
II. 结果
分析方法与实施例1中描述的方法相同。
如此获得的甲壳质的性质在下表5中给出。
灰分(g/100 g MS*) | 1.825 +/- 0.40 |
脂肪(g/100 g MS*) | 0 +/- 0.00 |
总aa**含量(g/100 g MS*) | 1.105 +/- 0.18 |
分子量(kg.mol-1) | 799.5 +/- 53.03 |
*MS:干物质
**aa:氨基酸
表5:实施例3中获得的甲壳质的性质。
在下表6中给出了在获得的甲壳质中氨基酸的相对丰度。用%表示。
苏氨酸(Thr) | 0.00 |
丝氨酸(Ser) | 0.00 |
脯氨酸(Pro) | 0.00 |
甘氨酸(Gly) | 0.00 |
谷氨酸(Glu) | 0.00 |
丙氨酸(Ala) | 26.56 |
半胱氨酸(Cys) | 4.96 |
缬氨酸(Val) | 13.95 |
蛋氨酸(Met) | 0.00 |
异亮氨酸(Ile) | 0.00 |
天门冬氨酸(Asp) | 0.00 |
亮氨酸(Leu) | 0.00 |
酪氨酸(Tyr) | 0.00 |
苯丙氨酸(Phe) | 0.00 |
组氨酸(His) | 38.71 |
赖氨酸(Lys) | 15.30 |
精氨酸(Arg) | 0.00 |
色氨酸(Trp) | 0.52 |
总和 | 100.00 |
表6:实施例3中获得的甲壳质中氨基酸的相对丰度。
看起来5种氨基酸对该方法是特别耐受的,即丙氨酸,半胱氨酸,缬氨酸,组氨酸和赖氨酸。组氨酸,赖氨酸和丙氨酸是3种耐受性最高的氨基酸。丙氨酸和缬氨酸各自的相对丰度明显大于实施例1中计算的相对丰度。
实施例4:从不同昆虫获得根据本发明的甲壳质
在此实施例中,使用了不同的昆虫:黄粉虫(Tenebrio molitor),黄色太阳甲虫(Pachnoda marginata),大麦虫(Zophobas morio)和大蜡螟(Galleria mellonella)。
角质层根据在实施例1中所述的步骤1和2从不同昆虫的幼虫阶段获得。
然后对角质层进行以下碱处理:在装有冷凝器和搅拌器(Heidolph® RZR1)的2升三颈烧瓶中放置m1克在前一步骤中获得的湿角质层(干物质=n1%)和1.80±0.02L浓度为1.0mol.L-1的氢氧化钠(或氢氧化钾)水溶液。用油浴将该介质加热至90±2℃的温度并持续48小时(对于黄色太阳甲虫为24h)。在整个反应过程中,使反应介质经受300rpm的搅拌。因此,每克固体残余物干物质使用约0.05L氢氧化钠(或氢氧化钾)水溶液。
在该碱处理之后,然后进行实施例1的方法的步骤4至6(对于黄色太阳甲虫,步骤5用蒸馏水进行)。
实验条件总结在表7中,特别地碱:角质层:水的比对于碱和角质层而言是以干重(g)计,对于水而言是以重量(g)计。
昆虫 | 碱 | 角质层的初始质量m1(g) | 干物质n1 % | 干角质层的质量m'1 (g) | 碱:角质层:水的比 |
黄粉虫 | NaOH | 90.03±0.02 | 40.06±0.00 | 36.06±0.01 | 2:1:50 |
黄粉虫 | KOH | 90.33±0.18 | 41.23±1.63 | 37.24±1.44 | 2.7:1:48 |
黄色太阳甲虫 | NaOH | 110.62±0.58 | 31.58±1.24 | 34.93±1.55 | 2.1:1:51 |
大麦虫 | NaOH | 75.11±0.07 | 45.29±1.63 | 34.02±1.24 | 2.1:1:53 |
大蜡螟 | NaOH | 100.63±0.56 | 34.44±1.40 | 34.65±1.40 | 2.1:1:52 |
表7:不同昆虫碱处理的实验条件。
最后收集质量为m2的甲壳质。产率计算如下:m2/m'1*100,结果列于表8。
昆虫 | 得到的甲壳质的质量m2(g) | 产率(%) |
黄粉虫 | 6.28±0.19 | 17.4±0.5 |
黄粉虫 | 8.12±0.32 | 21.8±1.3 |
黄色太阳甲虫 | 7.95±0.24 | 22.8±1.2 |
大麦虫 | 5.93±0.78 | 17.4±2.2 |
大蜡螟 | 7.05±0.54 | 20.4±1.5 |
表8:不同昆虫的甲壳质提取量。
甲壳质然后根据在实施例1的点II所示的分析方法进行分析。分析结果在表9中给出,其中灰分、脂质和氨基酸含量对应于每100g干物质的克含量。
甲壳质的来源 | 摩尔质量(kDa) | 灰分 | 脂质 | 氨基酸 | 差值纯度(%) |
黄粉虫(NaOH) | 1015±98 | 1.71±0.11 | 0±0.00 | 0.68±0.03 | 97.61±0.12 |
黄粉虫(KOH) | 886±49 | 2.58±0.04 | 0.71±0.40 | 0.32±0.01 | 96.39±0.40 |
黄色太阳甲虫 | 1932±66 | 2.56±0.13 | 0.33±0.25 | 0.25±0.07 | 96.86±0.29 |
大麦虫 | 865±51 | 1.57±0.00 | 0.32±0.01 | 0.535±0.19 | 97.575±0.19 |
大蜡螟 | 1626±107 | 1.635±0.06 | 0±0.00 | 0.18±0.06 | 98.185±0.19 |
表9:从不同昆虫获得的甲壳质的性质。
根据本发明的方法允许获得具有高分子量,也具有高纯度的甲壳质,无论是何种昆虫或是何种碱处理。
下表10中给出了获得的甲壳质中氨基酸的相对丰度,并以百分比表示。
表10:从不同昆虫获得的甲壳质中氨基酸的相对丰度。
碱处理条件(NaOH或KOH)以及所用昆虫对所得甲壳质的氨基酸组成有影响。
实施例5:从不同昆虫获得本发明的脱乙酰壳多糖
•甲壳质的研磨
将实施例4中得到的每种甲壳质在带有250μm孔的筛网的离心研磨机(Retsch®ZM200)中细磨。
•甲壳质的脱乙酰反应
在配有冷凝器和搅拌器(Heidolph® RZR1)的2升三颈烧瓶中放置在研磨步骤后获得的质量为m3g的甲壳质和浓度等于19mol.L-1的体积为V1(V1=m3*50mL)的氢氧化钠(或氢氧化钾)水溶液。用油浴将介质加热到100±2℃的温度并持续2小时。在整个反应过程中,使反应介质经受300rpm的搅拌。
•脱乙酰壳多糖的回收
然后将在脱乙酰基步骤结束时获得的反应介质进行过滤(SEFAR MEDIFAB® 03-60/42过滤器),以回收脱乙酰壳多糖。
•脱乙酰壳多糖的洗涤
然后用温热的自来水冲洗回收的脱乙酰壳多糖,直到中和pH值为止。
然后使其在装有相同量的氢氧化钠(或氢氧化钾)水溶液的三颈烧瓶中再次反应,并重复相同的前三个步骤(脱乙酰基,回收和洗涤)。
•脱乙酰壳多糖的干燥
因此,脱乙酰基、回收和洗涤的步骤总共进行两次。在这些步骤结束时,将脱乙酰壳多糖在60℃的干燥烘箱(Binder® FP53型)中干燥24小时。收集到质量为m4的脱乙酰壳多糖。产率计算如下:m4/m3*100,结果总结在表11中。特别地,表11指示碱:甲壳质:水的比率,其是对于碱和甲壳质而言的干重(g)和对于水而言的重量(g)的比。
甲壳质的来源 | 碱 | 甲壳质的初始质量m3 (g) | 所用碱的体积V1(mL) | 碱:甲壳质:水的比例 | 获得的脱乙酰壳多糖的质量m4(g) | 产率(%) |
黄粉虫(NaOH) | NaOH | 12.02±0.24 | 601±12 | 38:1:50 | 8.83±0.25 | 73.4±0.6 |
黄粉虫(KOH) | KOH | 13.73±0.49 | 686±24 | 53:1:50 | 9.17±0.27 | 66.9±4.3 |
黄色太阳甲虫 | NaOH | 16.78±3.51 | 839±175 | 38:1:50 | 11.11±2.52 | 66.1±1.2 |
大麦虫 | NaOH | 13.91±0.28 | 696±14 | 38:1:50 | 9.61±0.09 | 69.1±2.1 |
大蜡螟 | NaOH | 16.80±0.01 | 840±0 | 38:1:50 | 11.19±0.60 | 66.6±3.6 |
表11:作为昆虫函数的甲壳质质量、碱体积和获得脱乙酰壳多糖的产率。
脱乙酰壳多糖然后根据在实施例1的点II中指示的分析方法进行分析。分析结果在表12中给出,其中灰分、脂质和氨基酸含量对应于每100g干物质而言的克含量。在该表中,测得的脂质含量为检测极限。
脱乙酰壳多糖的来源 | 摩尔质量(kDa) | 灰分 | 脂质 | 氨基酸 | 差值纯度(%) |
黄粉虫(NaOH) | 379±31 | 2.305±0.29 | 0.455±0.01 | 0.245±0.08 | 96.995±0.30 |
黄粉虫(KOH) | 593±9 | 1.81±0.11 | 0.245±0.01 | 0.375±0.01 | 97.57±0.11 |
黄色太阳甲虫 | 561±74 | 2.71±0.03 | 0.385±0.05 | 0.215±0.01 | 96.69±0.06 |
大麦虫 | 430±11 | 1.24±0.16 | 0.53±0.01 | 0.26±0.06 | 97.97±0.17 |
大蜡螟 | 483±29 | 0.99±0.04 | 0.665±0.02 | 0.265±0.01 | 98.08±0.05 |
表12:从不同昆虫获得的脱乙酰壳多糖的性质。
由于根据本发明的方法允许获得具有高纯度和分子量的甲壳质,因此即使在不同的脱乙酰条件下,所得的脱乙酰壳多糖也具有这些特征。
Claims (11)
1.一种甲壳质,其分子量大于或等于855kg.mol-1并且包含小于1.5重量%的氨基酸,相对于甲壳质的总干重计,其差值纯度大于或等于96%,其中所述差值纯度通过从绝对纯度值中减去氨基酸、脂质和灰分杂质含量而获得,所述绝对纯度值等于100%,其中所述分子量借助于落球粘度测量法进行测定;其中甲壳质通过包括以下步骤方法由昆虫获得:
-将昆虫的角质层与软质部位分离,然后
-用碱性水溶液对角质层进行碱处理5至60小时,其中碱在水溶液中的摩尔浓度为0.1至5mol.L-1,
其中该方法不包括在低于6的pH下进行的步骤。
2.根据权利要求1所述的甲壳质,其包含少于3重量%的灰分,相对于甲壳质的总干重计。
3.一种从昆虫分离或提取的脱乙酰壳多糖,其分子量大于或等于250kg.mol-1,其差值纯度大于或等于96%,其中所述差值纯度通过从绝对纯度值中减去氨基酸、脂质和灰分杂质含量而获得,所述绝对纯度值等于100%,其中所述分子量通过落球粘度测量法进行测定;其中脱乙酰壳多糖通过包括以下步骤方法由昆虫获得:
-将昆虫的角质层与软质部位分离,然后
-用碱性水溶液对角质层进行碱处理5至60小时,其中碱在水溶液中的摩尔浓度为0.1至5mol.L-1,
-回收甲壳质,和
-使该甲壳质脱乙酰基,
其中该方法不包括在低于6的pH下进行的步骤。
4.从昆虫获得根据权利要求1-2任一项所述的甲壳质的方法,包括以下步骤:
-将昆虫的角质层与软质部位分离,然后
-用碱性水溶液对角质层进行碱处理5至60小时,其中碱在水溶液中的摩尔浓度为0.1至5mol.L-1,
其中该方法不包括在低于6的pH下进行的步骤。
5.从昆虫获得根据权利要求3所述的脱乙酰壳多糖的方法,包括以下步骤:
-将昆虫的角质层与软质部位分离,
-用碱性水溶液对角质层进行碱处理5至60小时,其中碱在水溶液中的摩尔浓度为0.1至5mol.L-1,
-回收甲壳质,和
-使甲壳质脱乙酰基,
其中该方法不包括在低于6的pH下进行的步骤。
6.根据权利要求4或5所述的方法,其中,昆虫的角质层与软质部位的分离使用带式分离器进行实施。
7.根据权利要求4或5所述的方法,其中昆虫的角质层与软质部位的分离使用压滤机进行实施。
8.根据权利要求4至5中任一项所述的方法,其中,所述碱处理使用强碱进行。
9.根据权利要求4至5中任一项所述的方法,其中,所述碱处理在60至100℃之间的温度下进行。
10.从昆虫获得根据权利要求1-2任一项所述的甲壳质的方法,其包括以下步骤:
i.杀死昆虫,
ii.将昆虫的角质层与软质部位分开,
iii.用碱性水溶液对角质层进行碱处理5至60小时,其中碱在水溶液中的摩尔浓度为0.1至5mol.L-1,
iv.回收甲壳质,
其中该方法不包括在低于6的pH下进行的步骤。
11.从昆虫获得根据权利要求3所述的脱乙酰壳多糖的方法,其包括以下步骤:
i.杀死昆虫,
ii.将昆虫的角质层与软质部位分离,
iii.用碱性水溶液对角质层进行碱处理5至60小时,其中碱在水溶液中的摩尔浓度为0.1至5mol.L-1,
iv.回收甲壳质,
v.使甲壳质脱乙酰基,和
vi.回收脱乙酰壳多糖,
其中该方法不包括在低于6的pH下进行的步骤。
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