一、实验原理

1．主要性质和用途

甲壳素又名甲壳质，化学名称为聚-2-乙酰胺基-2-脱氧-D-吡喃葡萄糖，广泛存在于自然界低等动物、菌类、虾、蟹等的外壳中，是除纤维素以外的又一大类重要的天然多糖。虾、蟹壳经稀酸、稀碱处理脱除蛋白质、碳酸钙后的剩余物主要为甲壳素。在虾、蟹壳的成分中，甲壳素约占20% 。

甲壳素一般不溶于水、稀酸、稀碱和常用的有机溶剂中，故又名不溶性甲壳素。经浓碱处理，甲壳素分子中乙酰基会逐渐水解脱除。当分子中大部分乙酰基（70％以上）脱除后，甲壳素就能在酸液中溶解。脱去分子中乙酰基后的甲壳素称为可溶性甲壳素，也称为壳聚糖。壳聚糖能在有机酸（乙酸、甲酸）、无机酸中分散溶解成黏稠胶体，这是壳聚糖最重要、最有用的性质之一，因而常将它溶于稀酸中使用。壳聚糖在酸性溶液中能逐渐水解，黏度降低，最终生成葡萄糖胺。

甲壳素以及壳聚糖具有明显碱性、较强的化学活性、优异的成膜性能、良好的生物相容性和生物可降解性。其降解产物为对人体无害的N-乙酰氨基葡萄糖和氨基葡萄糖，降解过程中产生的低相对分子质量甲壳素（胺）或其寡聚糖在体内不积累、无免疫源性。甲壳素及其衍生物无毒、无味，可广泛用作化妆品的原料；其酶解后可被人体组织吸收，可用于制备手术缝合线、人工皮肤、伤口敷料、人造血管、止血海绵、抗癌药物、缓释药物以及人工肝脏吸附解毒剂等。此外，由于甲壳素及其衍生物具备海绵状的特殊结构和溶胀性能，通过适当的交联反应和制备方法，可以控制药物持续释放，改善药物的溶解性和吸收性，使分散在甲壳素或其衍生物中的药物达到理想的释放速率。随着研究的深人，甲壳素及其衍生物作为具有独特性能的生物医学材料，越来越引起人们的兴趣，在生物医学领域有着广泛的应用前景。

2．制备原理

洁净的虾、蟹壳经浸酸（脱钙）、碱煮（脱蛋白）、氧化还原（漂白脱色）后，可得到甲壳素。甲壳素在浓碱液中处理，经脱除质量分数70％以上乙酰基后即可得到可溶性甲壳素，其工艺流程为

其中，脱乙酰基反应方程式为

二、主要仪器和药品

塑料烧杯（1000 ml)、锥形瓶（250 ml)、恒温水浴、不锈钢反应釜（2 000 ml)、玻璃棒、电动搅拌器、NDJ-1型旋转黏度计、烘箱、电热套。

虾、蟹壳、盐酸、NaOH, KMnO₄（质量分数为1%）,NaHS0₃。

三、实验内容

1．可溶性甲壳素的制备

将虾、蟹壳去杂、洗净后，浸入质量分数4％一6％盐酸中，室温下处理2一4h，取出，洗至中性。浸入质量分数10% NaOH溶液中，在100℃下煮2一4h，洗至中性后再浸入质量分数1%KMnO₄中5 min，倾去溶液，然后在pH=2的溶液中加适量

NaHS0₃，数分钟后，洗至中性。在质量分数40％一60% NaOH介质中，于110℃条件下处理2.5 h，用热水洗至中性，真空干燥后得到白色产物。

2．可溶性甲壳素性能测定

(1)溶解性

取少量可溶性甲壳素样品分别放于10.0 ml质量分数0.5％乙酸溶液和10.0 ml 0.1 mol·L^-1盐酸溶液中，观察其在乙酸和盐酸中的溶解性。

(2)黏度及相对分子质量的测定

准确称取可溶性甲壳素，采用稀释法，以0. 1 mol·L^-1乙酸、0.2 mol·L^-1 NaCl溶液为溶剂，使壳聚糖的初始质量浓度为0.1 g· L^-1。待完全溶解后，用NDJ-1型旋转黏度计测定各浓度下壳聚糖溶液黏度值，作图外推求得其绝对翁度［η]，代入经验公式［η]＝1.81×10^-3M^0.93，求得其黏均相对分子质量M。

(3)脱乙酰度的测定

准确称取0.2 g样品置于250 ml锥形瓶中，加入0.1 mol·L^-1盐酸标准溶液30 ml（用时标定），搅拌0.5一1h至完全溶解，以甲基橙为指示剂，用0.1 mol·L^-1NaOH标准溶液滴定过量的盐酸至终点。另取一份试样置于105℃烘箱中，烘至恒重，测定试样水分含量。

脱乙酰度的计算可采用下式

式中。C₁—盐酸标准溶液的浓度, mol·L^-1;

V₁—加入盐酸标准溶液的体积，ml;

c₂氢氧化钠标准溶液的浓度, mol·L^-1；

V₂—消耗氢氧化钠标准溶液的体积，ml;

m—试样的质量，g;

w—试样的水分质量分数，％；

0.016—与1 ml 1mol·L^-1盐酸溶液相当的胺量，g；

0.0994一可溶性甲壳素中的理论氨基含量。