几丁质水溶液及其得到方法

技术领域

本发明是关于几丁质溶液的领域，更特定而言是关于几丁质水溶液及其得到方法。

背景技术

几丁质(chitin)为自然界中含量最多的含氮多醣。存在于节肢动物的外骨骼、鱿鱼软骨及真菌、酵母菌的细胞壁中。主要以α-和β-几丁质两种结晶形式存在，α-几丁质的分子链以反向平行的方式排列，表现出紧密的结构，存在于虾、蟹、昆虫等甲壳类的外壳中；而β-几丁质的分子链则以同向平行的方式排列，存在于鱿鱼软骨及管虫(tubeworms)中，两种异构物皆不溶于水溶液和常见的溶剂。几丁质经由去乙酰化可得到几丁聚醣(chitosan)，几丁聚醣为几丁质最主要的衍生物。另外，几丁质及几丁聚醣可经由羧甲基化、乙酰化、磺酸化等化学反应而制备出许多种类的衍生物，这些物质统称为几丁质类物质(chitinousmaterial)。几丁质类物质由于具有分布广、产量大、阳电荷聚电解质、无毒、具有生物兼容性、生物可降解性、无毒性和生理惰性(physiologically inert)等，此外，几丁质还具有生物活性(抗真菌、抗菌、抗肿瘤、抗血栓形成、抗胆固醇)和生物黏附性。因此可以广泛应用于农业、食品/营养、生物医药、材料科学、化妆品、废水处理、制纸、纺织等领域。然而，目前几丁质尚未被广泛使用，主要是因为溶解性不佳，限制了几丁质的应用。

在现有技术的几丁质溶解的实行中，由于几丁质结构中含有强的分子内/间氢键，使得几丁质无法溶解于水和一般常见的溶剂，只可以溶解在少数特殊的溶剂，例如LiCl/二甲基乙酰胺(DMAc)混合溶液、LiCl/DMF、氯代醇/无机酸、高浓度的无机酸(如HCl、H

有鉴于此，本发明提出一种几丁质水溶液及其得到方法，以解决现有技术的几丁质溶解的实行中种种缺失。

发明内容

本发明提供一种得到几丁质水溶液的方法，其包括以下步骤：提供含有几丁质的预溶解物；加入该预溶解物于含水溶剂中；以及以高压处理该预溶解物的水溶液，进而得到处理物的水溶液。

本发明的得到几丁质水溶液的方法，其中，该几丁质为α-几丁质、β-几丁质或其组合。

本发明的得到几丁质水溶液的方法，其中，该含水溶剂由去离子水组成、由该去离子水及醋酸组成、由该去离子水及氢氧化钠组成或由该去离子水及尿素组成，或由该去离子水与该醋酸、该氢氧化钠·、该尿素的至少二者组成。

本发明的得到几丁质水溶液的方法，其中，该含水溶剂的醋酸的浓度范围为0.01％至10％，该含水溶剂的氢氧化钠的浓度范围为0.1N至5N，该含水溶剂的尿素的浓度范围为0.01％至10％。

本发明的得到几丁质水溶液的方法，其中，该含水溶剂的醋酸的浓度为1％，该含水溶剂的氢氧化钠的浓度为1N，该含水溶剂的尿素的浓度为4％。

本发明的得到几丁质水溶液的方法，其中，该高压的范围大于或等于200MPa。

本发明的得到几丁质水溶液的方法，其中，该高压的范围大于或等于600MPa。

本发明的得到几丁质水溶液的方法，其中，该高压以高静水压施加。

本发明的得到几丁质水溶液的方法，在提供含有几丁质的预溶解物之前更包括清除不含有该几丁质的其它材料。

本发明的得到几丁质水溶液的方法，在加入该预溶解物于含水溶剂之前更包括以气爆膨发、微小化或其组合处理该预溶解物，以形成经处理预溶解物，且之后加入该经处理预溶解物于含水溶剂中。

本发明另提供一种几丁质水溶液，其包括：几丁质，以及由去离子水组成、由该去离子水及醋酸组成、由该去离子水及氢氧化钠组成或由该去离子水及尿素组成，或由该去离子水与该醋酸、该氢氧化钠、该尿素的至少二者组成的含水溶剂。

本发明的几丁质水溶液，其中，该几丁质α-几丁质、β-几丁质或其组合。

本发明的几丁质水溶液，其中，该含水溶剂的醋酸的浓度范围为0.01％至10％，该含水溶剂的氢氧化钠的浓度范围为0.1N至5N，该含水溶剂的尿素的浓度范围为0.01％至10％。

本发明的几丁质水溶液，其中，该含水溶剂的醋酸的浓度为1％，该含水溶剂的氢氧化钠的浓度为1N，该含水溶剂的尿素的浓度为4％。

相较于现有技术，本发明能以通过将含有几丁质的预溶解物经气爆膨发、微小化或其组合处理后加入去离子水及/或低浓度醋酸、氢氧化钠、尿素等，并以高压处理，从而以低毒性、低污染、分子量不降解、简易加工程序和低成本的溶剂及方法而得到相当溶解度的几丁质水溶液。

附图说明

图1为本发明的得到几丁质水溶液的方法的流程图。

图2A为α-几丁质，图2B为在去离子水，经600MPa,20分钟处理的微小化α-几丁质，图2C为在1％醋酸水溶液，经600MPa,20分钟处理的α-几丁质，图2D为在1％醋酸水溶液，经600MPa,5分钟4次处理的α-几丁质。

图3为本发明的几丁质经高静水压处理后，以0.45μm滤膜过滤所得的滤液，再经真空冷冻干燥后的照片。

符号说明：

S10、S20、S30步骤

具体实施方式

为充分了解本发明的目的、特征及功效，兹通过下述具体的实施例，并配合所附的图式，对本发明做一详细说明，说明如后：

请参考图1，本发明得到几丁质水溶液的方法的流程图，其步骤包括步骤S10至步骤S30。在步骤S10中，可提供含有几丁质的预溶解物，该几丁质可为α-几丁质、β-几丁质或其组合。而含有几丁质的预溶解物可为经氢氧化钠、酸及/或微生物纯化的该几丁质。

而含有几丁质的预溶解物的来源可由例如虾、蟹、昆虫等甲壳类的外壳或例如鱿鱼、管虫等的骨骼，惟本发明不限于此。而在步骤S10之前，可清除不含有该几丁质的其它材料，即例如洗净及/或清除内脏、组织液及各种杂质，又及/或浸泡于0.5N氢氧化钠水溶液中作用6小时，将残余的肉分解，接着用自来水清洗后泡至中性，干燥的，保存于4℃备用等等，惟本发明不限于此。

在步骤S20中，可加入该预溶解物于含水溶剂中，而该含水溶剂可由去离子水组成、由该去离子水及醋酸组成、由该去离子水及氢氧化钠组成或由该去离子水及尿素组成，或由该去离子水与该醋酸、该氢氧化钠、该尿素的至少二者组成。特定而言，该含水溶剂的醋酸的浓度范围可为0.01％至10％，该含水溶剂的氢氧化钠的浓度范围为0.1N至5N，该含水溶剂的尿素的浓度范围为0.01％至10％。

更特定而言，该含水溶剂的醋酸的浓度可为1％，该含水溶剂的氢氧化钠的浓度可为1N，该含水溶剂的尿素的浓度可为4％。再特定而言，该含水溶剂的醋酸的浓度可为1wt％，该含水溶剂的尿素的浓度可为4wt％。

可选地，在加入该预溶解物于含水溶剂之前可更包括以气爆膨发、微小化或其组合处理该预溶解物，以形成经处理预溶解物，且之后加入该经处理预溶解物于含水溶剂中。详细而言，可使用例如膨发枪以高温高压施加于该预溶解物后快速释压膨发，或可使用例如将该预溶解物磨碎后取60-120mesh间的粉末备用，惟本发明不限于此。

在步骤S30中，可以高压处理该预溶解物的水溶液，进而得到处理物的水溶液。该处理物可为溶解的α-几丁质、β-几丁质或其组合。高压处理可为高静水压，高气压及/或重物加压等，惟本发明不限于此。特定而言，该高压可大于或等于200MPa，更特定而言，该高压可大于或等于600MPa，而其施加时间可为20分钟或加压5分钟后释压，再加压，循环4次，惟本发明不限于此。

由此，经高压处理后，几丁质的结晶指数(CrI020,CrI110)会下降。SEM(扫描式电子显微镜)呈现几丁质纤维束会膨润、撑开孔洞使孔径变大，并且有纤维束因膨胀而分裂成几个较细纤维束，形成几丁质奈米纤维的情形，如图2A至图2D。其中，图2A为α-几丁质，图2B为在去离子水，经600MPa,20分钟处理的微小化α-几丁质，图2C为在1％醋酸水溶液，经600MPa,20分钟处理的α-几丁质，图2D为在1％醋酸水溶液，经600MPa下加压5分钟后释压，再加压至600MPa，循环4次的α-几丁质。然而，几丁质的官能基团和去乙酰度都没有发生变化。本发明的几丁质水溶液浓度可为0.03至0.53mg/mL，更进一步可为0.1至0.53mg/mL。其中，图3为几丁质经高静水压处理后，以0.45μm滤膜过滤所的滤液，再经真空冷冻干燥后的照片。

如下表一，其为几丁质在不同的水溶剂下，经600MPa高静水压作用后的去乙酰度(DD)、结晶指数(CrI020,CrI110)、溶解度和几丁质浓度，其中，AC：α-几丁质；BC：β-几丁质；W：去离子水；A：1％醋酸；N：1N氢氧化钠；NU：氢氧化钠/尿素；20：600MPa下加压20分钟；5x4：600MPa加压5分钟后释压，再加压至600MPa，循环4次；△：有溶解，但量太少无法称重；a-c：样本间的数值经统计有显着差异，即检验「无效假设」成立的机率水平p＜0.05。

表一

如下表二，其为几丁质经气爆膨发、微粒化预处理后，以去离子水为溶剂，经600MPa高静水压作用后的去乙酰度(DD)、结晶指数(CrI020,CrI110)和溶解度和几丁质浓度，其中，AC：α-几丁质；BC：β-几丁质；P：气爆膨发；S：经磨碎制备；20：600MPa下加压20分钟；5x4：600MPa加压5分钟后释压，再加压至600MPa，循环4次；a-c：样本间的数值经统计有显着差异(p＜0.05)，即检验「无效假设」成立的机率水平p＜0.05。

表二

本发明另提出一种几丁质水溶液，其可包括几丁质以及由去离子水组成、由该去离子水及醋酸组成、由该去离子水及氢氧化钠组成或由该去离子水及尿素组成，或由该去离子水与该醋酸、该氢氧化钠、该尿素的至少二者组成的含水溶剂。

如上所述的该几丁质可为α-几丁质、β-几丁质或其组合。该含水溶剂的醋酸的浓度范围为0.01％至10％，该含水溶剂的氢氧化钠的浓度范围为0.1N至5N，该含水溶剂的尿素的浓度范围为0.01％至10％。特定而言，该含水溶剂的醋酸的浓度可为1％，该含水溶剂的氢氧化钠的浓度可为1N，该含水溶剂的尿素的浓度可为4％。更特定而言，该含水溶剂的醋酸的浓度可为1wt％，该含水溶剂的尿素的浓度可为4wt％。本发明的几丁质水溶液浓度可为0.03至0.53mg/mL，更进一步可为0.1至0.53mg/mL。

综上所述，本发明通过将含有几丁质的预溶解物经气爆膨发、微小化或其组合处理后加入去离子水及/或低浓度醋酸、氢氧化钠、尿素等，并以高压处理，从而避免使用具有毒性、污染、分子量明显降解、加工程序麻烦和高成本的疑虑的溶剂及方法而得到相当溶解度的几丁质水溶液，进而轻易使用在生物医药和食品领域。

本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然熟习本项技术者应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以权利要求书所界定者为准。