壳聚糖的制备方法

技术领域

本发明一般涉及医疗用品领域，尤其涉及一种壳聚糖的制备方法。

背景技术

一般用于生产壳聚糖的甲壳素原料处理方法是将虾蟹壳和稀酸反应，脱除其中的碳酸钙成分，同时经过碱煮脱去大部分蛋白，重复处理两次，再进行脱乙酰反应。该方法生产出的壳聚糖蛋白含量一般在1％左右，内毒素>1EU/mg。而YY/T0606.7—2008《组织工程医疗产品第7部分：壳聚糖》标准要求的蛋白质含量≤0.2％，内毒素<0.5EU/mg，所以常规方法生产出的壳聚糖蛋白含量和内毒素含量不能满足医疗器械用壳聚糖的要求。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种降低蛋白质含量的壳聚糖的制备方法。

第一方面，本发明的壳聚糖的制备方法，包括以下步骤：

将挑拣干净的片状甲壳素加入反应釜中，向所述反应釜中加入40％～50％的氢氧化钠溶液，所述甲壳素与所述氢氧化钠溶液的固液比为1：15～20；

对所述甲壳素和所述氢氧化钠溶液进行搅拌，并加热至80～90度，保温16～24小时；

所述甲壳素进行脱乙酰反应获得第一壳聚糖后，放出并收集所述反应釜内的液体；

向所述反应釜中加入第一纯化水，所述第一壳聚糖与所述第一纯化水的固液比为1：19～20，搅拌并浸泡1～2小时后，放出并收集所述反应釜内的液体；

向所述反应釜中加入第二纯化水，所述第一壳聚糖与所述第二纯化水的固液比为1：19～20，搅拌并升温至90～100度，保温2～4小时后，放出并收集所述反应釜内的液体，重复此步骤至少一次，对所述第一壳聚糖进行脱蛋白，获得第二壳聚糖；

向所述反应釜中加入第三纯化水，搅拌1小时，对所述第二壳聚糖进行洗涤，并测试所述反应釜内溶液的pH值，放出并收集所述反应釜内的液体，重复此步骤，直至所述反应釜内溶液的pH值为7.0～8.0；

干燥所述反应釜内的所述第二壳聚糖，获得所述第二壳聚糖干品。

根据本申请实施例提供的技术方案，通过向反应釜中加入第二纯化水，第二纯化水浸出第一壳聚糖表面及内部残留的氢氧化钠溶液，使得反应釜内的第二纯化水变成碱液，在90～100度的温度条件下，碱液对第二壳聚糖进行脱蛋白以及去除内毒素，从而降低壳聚糖中蛋白质和内毒素的含量。

具体实施方式

下面结合实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本申请。

本发明的其中一个实施例为，一种壳聚糖的制备方法，包括以下步骤：

将挑拣干净的片状甲壳素加入反应釜中，向反应釜中加入40％～50％的氢氧化钠溶液，甲壳素与氢氧化钠溶液的固液比(M:V)为1：15～20；

对甲壳素和氢氧化钠溶液进行搅拌，并加热至80～90度，保温16～24小时；

甲壳素进行脱乙酰反应获得第一壳聚糖后，放出并收集反应釜内的液体。

在本发明的实施例中，将片状甲壳素加入反应釜中，并向反应釜中加入氢氧化钠溶液，使得甲壳素进行脱乙酰反应，获得第一壳聚糖。甲壳素与氢氧化钠溶液的固液比(M:V)为1：15～20，在固液比(M:V)低于1：15时，反应釜内的液体偏少，氢氧化钠溶液浸泡不均匀，导致制备出的第一壳聚糖不溶物较多，质量不合格；在固液比(M:V)高于1：20时，投入的片状甲壳素较少，产出率低，提高了生产成本。在甲壳素进行脱乙酰反应完成后，反应釜内的液体为碱液，放出并收集反应釜内的液体，也就是回收碱液，回收的碱液可以用于甲壳素的生产，例如对甲壳素进行脱蛋白，从而实现碱液的重复利用，降低生产成本。可以但不限于将回收的碱液放入浓碱液收集罐。

向反应釜中加入第一纯化水，第一壳聚糖与第一纯化水的固液比(M:V)为1：19～20，搅拌并浸泡1～2小时后，放出并收集反应釜内的液体。

在本发明的实施例中，向反应釜中加入第一纯化水，第一纯化水能够浸泡出残留在第一壳聚糖表面和内部的碱液，浸泡时间为1～2小时，如果浸泡时间低于1小时，则浸泡效果不好，并且导致换水间隔过短，浪费水；如果浸泡时间高于2小时，则影响生产效率，提高生产成本。第一壳聚糖与第一纯化水的固液比(M:V)为1：19～20，在固液比(M:V)低于1：19时，反应釜内的液体偏少，无法对第一壳聚糖进行充分地搅拌，第一纯化水无法充分地将残留在第一壳聚糖表面和内部的碱液浸泡出来；在固液比(M:V)高于1：20时，投入的第一纯化水过多，导致浸泡效率降低，并且浪费水资源，提高了生产成本。

第一纯化水浸泡第一壳聚糖获得的碱液的浓度比较高，第一纯化水浸泡第一壳聚糖获得的碱液的含碱量约为15％，不适合对第一壳聚糖进行脱蛋白处理，第一纯化水仅对第一壳聚糖起到洗涤作用。放出并收集反应釜内的液体，也就是回收碱液，回收的碱液可以用于甲壳素的生产，例如对甲壳素进行一次脱蛋白，从而实现碱液的重复利用，降低生产成本。可以但不限于将回收的碱液放入稀碱液收集罐。

向反应釜中加入第二纯化水，第一壳聚糖与第二纯化水的固液比(M:V)为1：19～20，搅拌并升温至90～100度，保温2～4小时后，放出并收集反应釜内的液体，重复此步骤至少一次，对第一壳聚糖进行脱蛋白，获得第二壳聚糖。

在本发明的实施例中，第一壳聚糖与第二纯化水的固液比(M:V)为1：19～20，在固液比(M:V)低于1：19时，反应釜内的液体偏少，无法对第一壳聚糖进行充分地搅拌，第二纯化水无法充分地将残留在第一壳聚糖表面和内部的碱液浸泡出来；在固液比(M:V)高于1：20时，投入的第二纯化水过多，导致浸泡效率降低，并且浪费水资源，提高了生产成本。

向反应釜中加入第二纯化水，第二纯化水能够浸泡出残留在第一壳聚糖表面和内部的碱液，第二纯化水浸泡获得的碱液的含碱量为6～8％，适合去除第一壳聚糖的蛋白质和内毒素，搅拌能够促进第二纯化水浸出残留在第一壳聚糖表面和内部的碱液。升温至90～100度，保温2～4小时，使得碱液对第一壳聚糖进行脱蛋白处理，减少第一壳聚糖内的蛋白质以及内毒素，使得第一壳聚糖变为第二壳聚糖，第二壳聚糖内的蛋白质含量≤0.2％，内毒素＜0.5EU/mg。利用残留在第一壳聚糖表面和内部的碱液对第一壳聚糖进行脱蛋白处理，一方面能够利用第一壳聚糖的余温，升温至90～100度需要的能耗低，能够利用第一壳聚糖的余热，降低生产成本；又一方面，利用第一壳聚糖表面残留的碱液，而不是直接使用另配的碱液对第一壳聚糖进行脱蛋白处理，能够减少碱液用量，降低生产成本，并且能够减少第二壳聚糖表面碱液残留，从而减少后续对第二壳聚糖洗涤次数，节约用水。通过重复向反应釜中加入第二纯化水，利用第二纯化水浸出第一壳聚糖表面和内部的碱液，加热并保温，对第一壳聚糖进行脱蛋白处理，获得第二壳聚糖，具体的重复次数可以根据实际情况去确定，可以但不限于为两次，次数太少第一壳聚糖脱蛋白处理效果不太好，无法获得符合要求的第二壳聚糖；次数太多浪费水、电等资源，不利于控制生产成本。可以但不限于将回收的碱液放入稀碱液收集罐。

向反应釜中加入第三纯化水，搅拌1小时，对第二壳聚糖进行洗涤，并测试反应釜内溶液的pH值，放出并收集反应釜内的液体，重复此步骤，直至反应釜内溶液的pH值为7.0～8.0；

干燥反应釜内的第二壳聚糖，获得第二壳聚糖干品。

在本发明的实施例中，向反应釜中加入第三纯化水，第三纯化水对第二壳聚糖表面和内部进行洗涤，洗去残留在第二壳聚糖表面和内部的碱液，通过测试第三纯化水的pH值，来判断是否洗净，来保证第二壳聚糖干品的纯度。可以但不限于将回收的碱液放入稀碱液收集罐。

进一步的，在挑拣干净的片状甲壳素中，水分≤10％，灰分≤1.0％，蛋白≤5％。

进一步的，甲壳素与氢氧化钠溶液的固液比(M:V)为1：17。

在本发明的实施例中，甲壳素与氢氧化钠溶液的固液比(M:V)为1：17。在固液比过低时，反应釜内的液体偏少，氢氧化钠溶液浸泡不均匀，导致制备出的第一壳聚糖不溶物较多，质量不合格；在固液比过高时，投入的片状甲壳素较少，产出率低，提高了生产成本。

进一步的，第一壳聚糖与第一纯化水的固液比(M:V)为1：20。

在本发明的实施例中，第一壳聚糖与第一纯化水的固液比(M:V)为1：20，便于对第一纯化水和第一壳聚糖进行搅拌，也便于第一纯化水浸出残留在第一壳聚糖表面和内部的碱液，为后续利用残留在第一壳聚糖表面和内部的碱液对第一壳聚糖进行脱蛋白处理做准备。

进一步的，第一壳聚糖与第二纯化水的固液比(M:V)为1：20。

在本发明的实施例中，第一壳聚糖与第二纯化水的固液比(M:V)为1：20，便于对第二纯化水和第一壳聚糖进行搅拌，也便于第二纯化水浸出残留在第一壳聚糖表面和内部的碱液，并控制碱液浓度，便于利用残留在第一壳聚糖表面和内部的碱液对第一壳聚糖进行脱蛋白处理。

进一步的，向反应釜中加入第二纯化水的次数为两次。

在本发明的实施例中，向反应釜中加入第二纯化水的次数为两次，次数太少第一壳聚糖脱蛋白处理效果不太好，无法获得符合要求的第二壳聚糖；次数太多浪费水、电等资源，不利于控制生产成本。第一次放入第二纯化水后获得的碱液浓度为6～8％，第二次放入第二纯化水后获得的碱液浓度为3～5％，第一次和第二次放入第二纯化水获得的碱液均适合第一壳聚糖去除蛋白质和内毒素。随着向反应釜中加入第二纯化水的次数增加，那么放入第二纯化水后获得的碱液浓度会逐渐下降，次数越多，碱液浓度越低，浓度太低的碱液无法对第一壳聚糖进行脱蛋白处理，影响生产效率。

进一步的，将放出并收集的反应釜内的液体用作生产甲壳素。

在本发明的实施例中，将放出并收集的反应釜内的液体用作生产甲壳素，可以但不限于，将回收的反应釜内的液体，也就是回收的碱液，用于碱煮甲壳素，对甲壳素进行脱蛋白处理，能够实现废碱的重复利用，减少废碱排放，降低生产成本。

进一步的，向反应釜中加入第三纯化水的次数为4～5次。

在本发明的实施例中，向反应釜中加入第三纯化水的次数为4～5次，在保证第二壳聚糖的清洗效果的前提下，加入第三纯化水的次数越少，越能够节约用水，越能提高生产效率，降低生产成本。

进一步的，干燥反应釜内的第二壳聚糖至第二壳聚糖中的水分≤10％。

本发明的另一个实施例为，将挑拣干净的200公斤片状甲壳素加入5000L反应釜中，向反应釜中加入4000L的40％的氢氧化钠溶液；

对甲壳素和氢氧化钠溶液进行搅拌，并加热至80度，保温24小时；

甲壳素进行脱乙酰反应获得第一壳聚糖后，放出并收集反应釜内的碱液，并将碱液放进浓碱液收集罐内，检测第一壳聚糖的蛋白质含量为1.0％，内毒素为1.1EU/mg；

向反应釜中加入第一纯化水，第一壳聚糖与第一纯化水的固液比(M:V)为1：19，搅拌并浸泡2小时后，放出并收集反应釜内的液体，并将碱液放进稀碱液收集罐内；

向反应釜中加入第二纯化水，第一壳聚糖与第二纯化水的固液比(M:V)为1：19，搅拌并升温至100度，保温2小时后，此时反应釜内碱液的浓度为6％，放出并收集反应釜内的液体，并将碱液放进稀碱液收集罐内，检测第二壳聚糖的蛋白质含量为0.4％，内毒素为0.6EU/mg；

向反应釜中加入第二纯化水，第一壳聚糖与第二纯化水的固液比(M:V)为1：19，搅拌并升温至100度，保温2小时后，此时反应釜内碱液的浓度为3.1％，放出并收集反应釜内的液体，并将碱液放进稀碱液收集罐内，对第一壳聚糖进行脱蛋白，获得第二壳聚糖，检测第二壳聚糖的蛋白质含量为0.02％，内毒素为0.3EU/mg；

向反应釜中加入第三纯化水，搅拌1小时，对第二壳聚糖进行洗涤，并测试反应釜内溶液的pH值，放出并收集反应釜内的液体，重复此步骤，直至反应釜内溶液的pH值为7.0～8.0；

干燥反应釜内的物料，获得第二壳聚糖干品。

本发明的另一个实施例为，将挑拣干净的200公斤片状甲壳素加入5000L反应釜中，向反应釜中加入3000L的50％的氢氧化钠溶液；

对甲壳素和氢氧化钠溶液进行搅拌，并加热至90度，保温16小时；

甲壳素进行脱乙酰反应获得第一壳聚糖后，放出并收集反应釜内的碱液，并将碱液放进浓碱液收集罐内，检测第一壳聚糖的蛋白质含量为0.9％，内毒素为1.3EU/mg；

向反应釜中加入第一纯化水，第一壳聚糖与第一纯化水的固液比(M:V)为1：21，搅拌并浸泡1小时后，放出并收集反应釜内的液体，并将碱液放进稀碱液收集罐内；

向反应釜中加入第二纯化水，第一壳聚糖与第二纯化水的固液比(M:V)为1：21，搅拌并升温至90度，保温4小时后，此时反应釜内碱液的浓度为8％，放出并收集反应釜内的液体，并将碱液放进稀碱液收集罐内，检测第二壳聚糖的蛋白质含量为0.6％，内毒素为0.8EU/mg；

向反应釜中加入第二纯化水，第一壳聚糖与第二纯化水的固液比(M:V)为1：21，搅拌并升温至90度，保温4小时后，此时反应釜内碱液的浓度为5％，放出并收集反应釜内的液体，并将碱液放进稀碱液收集罐内，对第一壳聚糖进行脱蛋白，获得第二壳聚糖，检测第二壳聚糖的蛋白质含量为0.15％，内毒素为0.22EU/mg；

向反应釜中加入第三纯化水，搅拌1小时，对第二壳聚糖进行洗涤，并测试反应釜内溶液的pH值，放出并收集反应釜内的液体，重复此步骤，直至反应釜内溶液的pH值为7.0～8.0；

干燥反应釜内的物料，获得第二壳聚糖干品。

本发明的另一个实施例为，将挑拣干净的200公斤片状甲壳素加入5000L反应釜中，向反应釜中加入3500L的45％的氢氧化钠溶液；

对甲壳素和氢氧化钠溶液进行搅拌，并加热至85度，保温20小时；

甲壳素进行脱乙酰反应获得第一壳聚糖后，放出并收集反应釜内的碱液，并将碱液放进浓碱液收集罐内，检测第一壳聚糖的蛋白质含量为1.1％，内毒素为1.2EU/mg；

向反应釜中加入第一纯化水，第一壳聚糖与第一纯化水的固液比(M:V)为1：20，搅拌并浸泡1.5小时后，放出并收集反应釜内的液体，并将碱液放进稀碱液收集罐内；

向反应釜中加入第二纯化水，第一壳聚糖与第二纯化水的固液比(M:V)为1：20，搅拌并升温至95度，保温3小时后，此时反应釜内碱液的浓度为7％，放出并收集反应釜内的液体，并将碱液放进稀碱液收集罐内，检测第二壳聚糖的蛋白质含量为0.5％，内毒素为0.8EU/mg；

向反应釜中加入第二纯化水，第一壳聚糖与第二纯化水的固液比(M:V)为1：20，搅拌并升温至95度，保温3小时后，此时反应釜内碱液的浓度为4％，放出并收集反应釜内的液体，并将碱液放进稀碱液收集罐内，对第一壳聚糖进行脱蛋白，获得第二壳聚糖，检测第二壳聚糖的蛋白质含量为0.16％，内毒素为0.35EU/mg；

向反应釜中加入第三纯化水，搅拌1小时，对第二壳聚糖进行洗涤，并测试反应釜内溶液的pH值，放出并收集反应釜内的液体，重复此步骤，直至反应釜内溶液的pH值为7.0～8.0；

干燥反应釜内的物料，获得第二壳聚糖干品。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。