專利名稱：純化的幾丁質(zhì)及其生產(chǎn)方法
背景技術(shù)：
a)發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及純化的幾丁質(zhì)(chitin)，當(dāng)其溶解于水時，得到幾丁質(zhì)的水溶液，所述溶液具有低的濁度和高透明度，本發(fā)明還涉及純化的幾丁質(zhì)的生產(chǎn)方法。水溶液可以是酸性水溶液。在整個說明書中，幾丁質(zhì)、脫乙酰殼多糖(chitosan)、其化學(xué)改性的產(chǎn)物(衍生物)和其降解產(chǎn)物總稱為“幾丁質(zhì)”。然而，術(shù)語“幾丁質(zhì)類的水溶液”不包括 “幾丁質(zhì)的水溶液”，因為幾丁質(zhì)既不溶于水也不溶于稀酸。
b)現(xiàn)有技術(shù)幾丁質(zhì)是天然高分子物質(zhì)，其存在于甲殼綱動物的外骨骼、墨魚鈣化的內(nèi)殼、真菌和霉菌中。近來幾丁質(zhì)的工業(yè)生產(chǎn)比較活躍。其來源的大多數(shù)是蟹、龍蝦和蝦的殼，蝦蛄的殼和鈣化的墨魚的內(nèi)殼也有一定的應(yīng)用。在工業(yè)來源的意義上，除了上述的那些，沒有其它來源。
將從這樣來源獲得的幾丁質(zhì)脫乙?；@得脫乙酰殼多糖。使用這兩者作為原料，生產(chǎn)其各種的衍生物和它們的寡糖以及單糖。如上所述，目前的情況是作為幾丁質(zhì)的工業(yè)來源，主要采用蟹、龍蝦和蝦的殼和利用有限的蝦蛄和鈣化的墨魚的內(nèi)殼。這些海洋生物顯然含有脂肪物質(zhì)。
蟹、龍蝦和蝦的外骨骼的主要成分是碳酸鈣，蛋白質(zhì)和幾丁質(zhì)，每一種還包含作為微量成分的脂肪物質(zhì)。然而，在從這些外骨骼分離幾丁質(zhì)時，不知道有經(jīng)濟且適當(dāng)?shù)娜芙鈳锥≠|(zhì)的溶劑。作為從它們的外骨骼獲得幾丁質(zhì)的工業(yè)方法，目前的做法是使外骨骼中的碳酸鈣和蛋白質(zhì)溶于水，然后從外骨骼除去它們，獲得幾丁質(zhì)。具體地說，是將蟹、龍蝦或蝦的外骨骼浸在稀的堿性水溶液中，隨后加熱，用水洗掉降解的蛋白質(zhì)。將其中包含幾丁質(zhì)的不溶性物質(zhì)浸在稀鹽酸水溶液中以使仍包含在不溶性物質(zhì)中的碳酸鈣轉(zhuǎn)化為溶于水的氯化鈣。然后，用水洗滌不溶性物質(zhì)以除去氯化鈣，從而獲得作為不溶性物質(zhì)的幾丁質(zhì)。在該方法中，用稀的堿溶液處理和用稀鹽酸進行的處理在順序上是可逆的。
在干燥后或不進行干燥，通過將幾丁質(zhì)浸在濃的氫氧化鈉水溶液中，可將如上獲得的幾丁質(zhì)脫乙?；蔀槊撘阴ざ嗵牵谠摲磻?yīng)后，所述溶液的濃度為40wt.％，然后將其在其中加熱。當(dāng)將如上獲得的脫乙酰殼多糖溶解于稀的醋酸水溶液并檢驗得到的溶液的濁度時，濁度實質(zhì)上隨種類、生長區(qū)域和其來源等而變動。在此意義上，工業(yè)可得的脫乙酰殼多糖在質(zhì)量方面缺乏一致性，因此在作為工業(yè)產(chǎn)品時帶來了問題。取決于來源，所得到的脫乙酰殼多糖的水溶液具有相當(dāng)大的濁度。這樣的脫乙酰殼多糖不能用作商業(yè)產(chǎn)品，在某些情況下可能不得不丟棄掉。
使用如上獲得的幾丁質(zhì)或脫乙酰殼多糖作為原料，通過常規(guī)方法使其經(jīng)受化學(xué)降解如酸水解或氧化降解或通過使其經(jīng)受用幾丁質(zhì)酶或幾丁質(zhì)酶脫乙酰殼多糖酶的酶降解，可以獲得低分子量的幾丁質(zhì)、低分子量的脫乙酰殼多糖、葡糖胺、鹽酸葡糖胺、硫酸葡糖胺、乙酰氨基葡糖等。
而且，由幾丁質(zhì)或脫乙酰殼多糖和表氯醇、環(huán)氧乙烷、氧化丙烯、縮水甘油等的反應(yīng)，可以得到相應(yīng)的羥烷基衍生物；由和一氯醋酸的反應(yīng)，可以得到羧甲基衍生物；由和琥珀酸酐的反應(yīng)，可以得到羧酰基衍生物；由和縮水甘油基三甲基氯化銨反應(yīng)，可以得到季銨衍生物；由和二硫化碳反應(yīng)，可以得到黃原酸衍生物，所述反應(yīng)都是采用常規(guī)已知的方法進行的。由脫乙酰殼多糖和有機酸如醋酸、乳酸和吡咯烷酮羧酸的反應(yīng)，可以得到相應(yīng)的脫乙酰殼多糖的有機酸鹽。而且，水解幾丁質(zhì)或脫乙酰殼多糖的黃原酸衍生物，可重新產(chǎn)生幾丁質(zhì)或脫乙酰殼多糖，中和脫乙酰殼多糖的有機酸鹽可重新產(chǎn)生脫乙酰殼多糖。
由幾丁質(zhì)或脫乙酰殼多糖(其在配制成含水溶液時產(chǎn)生濁度)作為原料得到的降解產(chǎn)物或水溶性衍生物的水溶液經(jīng)常是混濁的，并且這些幾丁質(zhì)的混濁水溶液的商業(yè)價值顯著降低，那些具有相當(dāng)大的濁度的產(chǎn)物沒有商業(yè)價值。
迄今為止沒有有關(guān)上述問題的本質(zhì)原因的報道，并且沒有說明其解決方法。目前的情況是每個幾丁質(zhì)的制造者都試圖通過仔細選擇在經(jīng)驗上認(rèn)為形成較少混濁的幾丁質(zhì)來源來克服該混濁的問題。近年來隨著幾丁質(zhì)活躍的應(yīng)用，特別是它們在精細化工中的用途逐漸增長，所以對解決幾丁質(zhì)水溶液的混濁問題的希望也在不斷增長。
發(fā)明概述因此本發(fā)明的目的是查明上述幾丁質(zhì)水溶液的混濁的原因，并提供能夠給予幾丁質(zhì)水溶液的純化的幾丁質(zhì)并且還提供其制備方法，當(dāng)這種純化的幾丁質(zhì)溶解于水或酸性水中時，所述溶液具有低濁度和高透明度。
在試圖解決上述問題時，本發(fā)明者用異丙醇洗滌脫乙酰殼多糖，脫乙酰殼多糖通過上述常規(guī)方法生產(chǎn)制得的。將未洗滌的脫乙酰殼多糖和洗滌的脫乙酰殼多糖分別溶解于等分的稀醋酸溶液中，比較得到的溶液的混濁程度。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)洗滌的脫乙酰殼多糖的水溶液具有非常小的濁度。然后在索格斯利特萃取器中用異丙醇萃取脫乙酰殼多糖，通過紅外光譜法、氣相色譜法和其它方法分析在異丙醇中萃取的雜質(zhì)。發(fā)現(xiàn)那些萃取的雜質(zhì)包括作為主要成分的棕櫚酸和油酸，并且還包含少量脂肪酸如硬脂酸和肉豆蔻酸，以及/或或者它們的鹽。
甲殼綱動物的外骨骼即幾丁質(zhì)的工業(yè)來源本身固有地含有如上所述的一定含量或較大含量的脂肪物質(zhì)或脂肪酸。本發(fā)明者弄清了當(dāng)通過常規(guī)已知的方法從這樣的來源產(chǎn)生幾丁質(zhì)時，脂肪酸和/或其鹽以一定量或較大量保留在作為最終產(chǎn)物的幾丁質(zhì)中，并且當(dāng)脫乙酰殼多糖形成水溶液時，這些保留的脂肪酸和/或其鹽是水溶液混濁的主要原因。
在目前每個從甲殼綱動物的外骨骼作為來源獲得幾丁質(zhì)和進一步地從幾丁質(zhì)獲得脫乙酰殼多糖的工業(yè)生產(chǎn)步驟中，僅用氫氧化鈉水溶液、鹽酸或水進行了處理。迄今為止，據(jù)信通過該常規(guī)方法，包括在這種來源中的脂肪物質(zhì)也被降解，并且溶于水中的那些被除去了。因此不需要考慮進一步特殊的操作。
然而，通過本發(fā)明者詳細研究的結(jié)果，弄清了脂肪酸和/或其鹽、水不溶性物質(zhì)，存在于幾丁質(zhì)來源或存在于幾丁質(zhì)生產(chǎn)步驟中存在的脂肪物質(zhì)的降解產(chǎn)物中，并且還弄清了這些脂肪酸和/或其鹽大量保留在幾丁質(zhì)或脫乙酰殼多糖中，并且即使在從幾丁質(zhì)來源除去碳酸鈣和蛋白質(zhì)后還是水不溶性的物質(zhì)。
而且，認(rèn)為存在于幾丁質(zhì)來源、幾丁質(zhì)或脫乙酰殼多糖中的脂肪酸和/或其鹽保留在最終產(chǎn)物中而沒有在幾丁質(zhì)的生產(chǎn)步驟中除去。已從對脂肪酸和/或其鹽的分析確認(rèn)它們的主要成分是水不溶性鹽如脂肪酸的鈣鹽和脂肪酸的鎂鹽。因此，發(fā)現(xiàn)是混濁原因的這些脂肪酸和/或其鹽可以通過用有機溶劑或含水的有機溶劑洗滌而從幾丁質(zhì)中除去。
另一方面，上述有機溶劑在許多情況下因為幾丁質(zhì)的生產(chǎn)設(shè)備或產(chǎn)物的應(yīng)用目的而不能使用。下面進行研究以提出不依賴于任何有機溶劑的方法。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)可以通過在包含氨或堿金屬(例如，鈉或鉀)的堿性狀態(tài)下，用脫鈣水和/或鈣螯合的水在生產(chǎn)幾丁質(zhì)的多個步驟中的至少一個步驟中洗滌幾丁質(zhì)而除去脂肪酸和/或其鹽。即，已發(fā)現(xiàn)包含在幾丁質(zhì)中的脂肪酸和/或其鹽轉(zhuǎn)化為親水的氨或其堿金屬鹽，并且很容易通過用脫鈣水或鈣螯合的水從幾丁質(zhì)中除去。
通過下面要描述的本發(fā)明，可以達到上述目的。
由此，本發(fā)明的一個方面是提供脂肪酸和其鹽的總含量以脂肪酸計不大于0.2wt.％的純化的幾丁質(zhì)。當(dāng)溶于水時，純化的幾丁質(zhì)不產(chǎn)生混濁，并且質(zhì)量高。
優(yōu)選，幾丁質(zhì)的來源是至少選自龍蝦、蝦、蟹、蝦蛄、磷蝦和墨魚的一種。脂肪酸及其鹽可包括例如，至少一種選自棕櫚酸、油酸、硬脂酸和肉豆蔻酸及其鹽的脂肪酸或其鹽。脂肪酸的鹽可包括，例如，至少一種選自脂肪酸的鈣鹽和脂肪酸的鎂鹽的鹽。幾丁質(zhì)可以是，例如，至少一種選自幾丁質(zhì)和脫乙酰殼多糖、其化學(xué)改性的產(chǎn)物和降解產(chǎn)物的幾丁質(zhì)。
化學(xué)改性的產(chǎn)物可優(yōu)選是乙?；漠a(chǎn)物、甲苯磺酰化的產(chǎn)物、烷基化的產(chǎn)物、羧化的產(chǎn)物、硫酸化產(chǎn)物、磷酸化產(chǎn)物、硝化產(chǎn)物、氨基甲?；a(chǎn)物、硫代氨基甲酰化產(chǎn)物、金屬離子絡(luò)合物、席夫堿絡(luò)合物、季銨鹽、交聯(lián)產(chǎn)物、黃原酸化產(chǎn)物、成鹽的衍生物和黃原酸化產(chǎn)物的再生產(chǎn)物。
優(yōu)選幾丁質(zhì)可以是至少一種選自葡糖胺、鹽酸葡糖胺、硫酸葡糖胺、乙酰氨基葡糖及其寡糖。
優(yōu)選幾丁質(zhì)可以在其分子中含有至少一種選自羥烷基、羧烷基、羧酰基、羥酰基、硫酸根基團、磷酸根基團和季銨基團的基團。
優(yōu)選幾丁質(zhì)可以是具有純度的脫乙酰殼多糖，以便脫乙酰殼多糖以0.5wt.％的濃度溶于0.5wt.％醋酸水溶液中的脫乙酰殼多糖水溶液的透明度至少是20，根據(jù)在日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)中K 0102(1998)規(guī)定的工業(yè)廢水試驗方法的“9.Clarity”所描述的方法測定的。
本發(fā)明另一個方面是提供生產(chǎn)純化的幾丁質(zhì)的方法，包括用至少一種選自有機溶劑和含水有機溶劑的溶劑洗滌幾丁質(zhì)，以便脂肪酸和其鹽的總含量以脂肪酸計至少降低到0.2wt.％。優(yōu)選可以用至少一種選自乙醇和異丙醇的溶劑洗滌幾丁質(zhì)。該方法是優(yōu)異的，因為其操作簡單，可廣泛應(yīng)用并且除去幾丁質(zhì)中的脂肪酸和/其鹽的能力高。根據(jù)對按照上述方法產(chǎn)生的幾丁質(zhì)進行分析的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在幾丁質(zhì)中脂肪酸和其鹽的總含量是0.2wt.％或更低。幾丁質(zhì)的水溶液作為工業(yè)產(chǎn)品具有高的透明度和非常高的商業(yè)價值。其證實了在幾丁質(zhì)水溶液中的混濁的主要原因是脂肪酸和/或其鹽，特別是水不溶性鹽如脂肪酸的鈣鹽和脂肪酸的鎂鹽的發(fā)現(xiàn)。另一方面，通過現(xiàn)有技術(shù)，從不是仔細選擇的來源獲得的幾丁質(zhì)含有大約0.5wt.％或更多的脂肪酸和/或其鹽。即使在從仔細選擇的來源獲得幾丁質(zhì)的情況下，其含有的脂肪酸和/或其鹽的量以脂肪酸計也大于0.2wt.％。不考慮來源，從現(xiàn)有技術(shù)獲得的幾丁質(zhì)不能避免形成水溶液時產(chǎn)生混濁的問題。
本發(fā)明進一步的方面是提供通過以下步驟生產(chǎn)純化的幾丁質(zhì)的方法，所述步驟包括在至少一個步驟中用脫鈣水和用鈣螯合劑螯合的水中的至少一種進行處理以便使在幾丁質(zhì)中的脂肪酸和其鹽的總含量以脂肪酸計至少降低到0.2wt.％。鈣螯合劑可優(yōu)選是乙二胺四乙酸二鈉。
本發(fā)明再一個方面是提供生產(chǎn)純化幾丁質(zhì)的方法，包括下面的步驟將幾丁質(zhì)浸在其中包含氨或堿金屬的堿性水中，和收集并洗滌幾丁質(zhì)，其中在洗滌步驟中，在其中包含氨(ammonia)或堿金屬的堿性狀態(tài)下，用脫鈣水和用鈣螯合劑螯合的水中的至少一種洗滌幾丁質(zhì)至少一次，從而使得在幾丁質(zhì)中的脂肪酸和 其鹽的總含量以脂肪酸計至少降低到0.2wt.％。
本發(fā)明再一個目的是提供生產(chǎn)純化幾丁質(zhì)的方法，包括下面的步驟將幾丁質(zhì)浸在濃的堿性水溶液中以使幾丁質(zhì)脫乙?；癁槊撘阴ざ嗵?，和收集并洗滌脫乙酰殼多糖，其中在洗滌步驟中，在其中包含氨或堿金屬的堿性狀態(tài)下，用脫鈣水和用鈣螯合劑螯合的水中的至少一種洗滌脫乙酰殼多糖至少一次，從而使得在脫乙酰殼多糖中的脂肪酸和其鹽的總含量以脂肪酸計至少降低到0.2wt.％。
優(yōu)選脫鈣水可以是至少一種選自蒸餾水、脫鹽水和去離子水中的脫鈣水。
使用脫鈣水的最大優(yōu)勢不同于使用有機溶劑或鈣螯合的水，絕對不需擔(dān)心保留在得到的幾丁質(zhì)中的有機溶劑或鈣螯合劑。另一方面，使用鈣螯合的水的優(yōu)勢不同于使用脫鈣水，不需要獲得脫鈣水的特殊設(shè)備，例如脫鹽設(shè)備或生產(chǎn)去離子水的設(shè)備，可以使用常規(guī)的幾丁質(zhì)生產(chǎn)設(shè)備。
發(fā)明的詳細描述和優(yōu)選實施方案下面將基于優(yōu)選實施方案進一步詳細描述本發(fā)明。首先對通過使用可以包含水的有機溶劑從幾丁質(zhì)萃取和除去脂肪酸和/或其鹽進行描述。本發(fā)明的目的可通過用有機溶劑洗滌幾丁質(zhì)很容易達到。
該用有機溶劑的洗滌可以施用到任何常規(guī)已知的生產(chǎn)幾丁質(zhì)的步驟中。對洗滌方法等沒有特別的限定條件。例如，可以通過索格斯利特(Soxhlet)萃取器從幾丁質(zhì)萃取脂肪酸和/或其鹽并除去進入有機溶劑中。作為一個較簡單的步驟，因此通過簡單地將幾丁質(zhì)浸在有機溶劑中，使脂肪酸和/或其鹽溶解出來進入有機溶劑并通過過濾收集幾丁質(zhì)，可以完全從幾丁質(zhì)中除去脂肪酸和/或其鹽。根據(jù)該用有機溶劑的洗滌，脂肪酸和/或其鹽全部溶解進有機溶劑中，容易從幾丁質(zhì)中萃取并除去。
用于上述步驟中的有機溶劑的實例是醇例如甲醇、乙醇和2-丙醇；酮例如丙酮和甲基乙基酮；酯例如乙酸乙酯和乙酸甲酯；烴例如己烷、庚烷、苯和甲苯；鹵代烴例如二氯乙烷、二氯甲烷和三氯乙烯；醚例如二乙醚、二氧六環(huán)和四氫呋喃；甘醇二甲醚例如乙二醇一甲醚和乙二醇一甲醚乙酸酯；二甘醇二甲醚例如二甘醇一甲醚；以及無質(zhì)子極性溶劑例如二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺。
在選擇有機溶劑時，可以選擇任何溶劑，只要其不溶解要洗滌的幾丁質(zhì)。然而，對于它們的易操作性和經(jīng)濟性，醇是優(yōu)選的。特別是從安全和經(jīng)濟的觀點看，優(yōu)選含30wt.％或更多的乙醇或2-丙醇的水溶液。作為該水溶液的水，可以使用普通的自來水、工業(yè)用水或地下水。
在每個不利用有機溶劑的本發(fā)明方法中，在生產(chǎn)幾丁質(zhì)的至少一個步驟中，在其中包含氨或含堿金屬的堿性物質(zhì)的堿性狀態(tài)下，用脫鈣水和/或鈣螯合的水洗滌幾丁質(zhì)至少一次。脫鈣水的實例包括蒸餾水、去離子水和脫鹽水。在堿性狀態(tài)下用氨或含堿金屬的堿性物質(zhì)調(diào)理幾丁質(zhì)使包含在幾丁質(zhì)中的脂肪酸和/或其鹽轉(zhuǎn)化為具有高親水性的銨鹽或堿金屬鹽，以便當(dāng)用脫鈣水和/或鈣螯合的水洗滌時，能容易地除去該銨鹽或堿金屬鹽。
可以在整個幾丁質(zhì)的生產(chǎn)步驟中使用脫鈣水作為水。然而，如果在通過常規(guī)方法從幾丁質(zhì)來源除去蛋白質(zhì)和碳酸鈣之后，脫鈣水僅用于在帶有氨或含堿金屬的堿性物質(zhì)的狀態(tài)下洗滌濕的幾丁質(zhì)是足夠的。洗滌時，如果需要，鈣螯合劑也可和脫鈣水結(jié)合使用。將幾丁質(zhì)浸在其中包含氨或堿金屬的堿性水中，以使幾丁質(zhì)存在于堿性狀態(tài)下時，堿性水可以所需的將幾丁質(zhì)全部浸沒在堿性水中的量來使用，或優(yōu)選按照可以進行攪拌所需的量來使用。另一方面，當(dāng)洗滌處于堿性狀態(tài)下的幾丁質(zhì)時，用限于所需最小量的脫鈣水重復(fù)洗滌濕幾丁質(zhì)至少兩次是有效的。對洗滌溫度沒有特別的限制。
通過在如上所述的幾丁質(zhì)生產(chǎn)步驟中將其浸在濃堿性水溶液中，將從中除去脂肪酸和/或其鹽之后的幾丁質(zhì)脫乙?；癁槊撘阴ざ嗵?，之后不必使用脫鈣水洗滌脫乙酰殼多糖?？梢允褂闷胀ǖ淖詠硭?、工業(yè)用水或地下水。當(dāng)從供應(yīng)商等處購得幾丁質(zhì)時，可能需要用稀鹽酸使幾丁質(zhì)再次經(jīng)受脫鈣化處理，然后用和上述濕幾丁質(zhì)的情況相類似的方式進行處理。在此情況下，用稀鹽酸進行脫鈣化處理不是完全需要的。然而，進行脫鈣化處理是更有效的。順便提一下，對濃堿性水溶液沒有特別的限制，只要脫乙?；幚硎强尚械募纯?。濃堿性水溶液的實例是45wt.％氫氧化鈉水溶液。優(yōu)選可在加熱下進行脫乙?；缭?0℃。
在本發(fā)明中，鈣螯合的水可代替上述脫鈣水來使用。當(dāng)使用鈣螯合的水時，在處理之前使幾丁質(zhì)處于堿性水帶來的堿性狀態(tài)下不是關(guān)鍵，該堿性水包含氨或含堿金屬的堿性物質(zhì)，盡管優(yōu)選如上所述使幾丁質(zhì)處于堿性狀態(tài)。用于鈣螯合的水的鈣螯合劑的實例包括氨基羧酸型螯合劑，例如乙二胺四乙酸、羥乙基乙二胺三乙酸、二羥乙基乙二胺二乙酸、1，3-丙二胺四乙酸、二亞乙基三胺五乙酸、三亞乙基四胺六乙酸、次氮基三乙酸、羥乙基亞氨基二乙酸，以及它們的鹽；羥氨基羧酸型螯合劑，例如通過往α-(羥甲基)丙烯酸乙酯中添加氨基羧酸而獲得的那些；氨基酸型螯合劑，例如甲基甘氨酸二乙酸、L-谷氨酸二乙酸、L-天門冬氨酸二乙酸，以及它們的鹽；縮合磷酸型的螯合劑，例如焦磷酸、偏磷酸、多磷酸、三聚磷酸，以及它們的鹽；羥基羧酸型(oxycarboxylic acid type)螯合劑，例如檸檬酸、酒石酸、葡糖酸，以及它們的鹽；乙酰丙酮；酸性沸石和鈉沸石。不用說，鈣螯合劑不限于上述所列舉的鈣螯合劑，只要可以抑制脂肪酸不形成水不溶性鹽例如鈣鹽或鎂鹽即可。在這些例舉的鈣螯合劑當(dāng)中，從鈣螯合能力來看，優(yōu)選乙二胺四乙酸二鈉。
在此，鈣螯合的水可再次用作整個生產(chǎn)幾丁質(zhì)的步驟中的水。然而，如果在從幾丁質(zhì)來源除去蛋白質(zhì)和碳酸鈣之后，鈣螯合的水僅用于洗滌濕幾丁質(zhì)，則能充分達到本發(fā)明的目的。在洗滌時，如果需要，脫鈣水也可以和鈣螯合的水結(jié)合使用。
所用鈣螯合劑的量隨仍保留在幾丁質(zhì)中的脂肪酸的鈣鹽的數(shù)量而變動。然而，一般來說，作為標(biāo)準(zhǔn)，鈣螯合劑的使用量可以高達相當(dāng)于包含在鈣螯合劑將被溶解的水中的鈣離子數(shù)量的1.2倍或更大，優(yōu)選約2.0倍。
當(dāng)用鈣螯合的水洗滌幾丁質(zhì)時，事先可以制備水和溶解在其中的鈣螯合劑；或者以所需的量往幾丁質(zhì)中添加無鈣螯合劑的水，接著以所需的量添加鈣螯合劑，反之亦然。以這樣的量使用鈣螯合的水或無鈣螯合劑的水是有效的，即讓全部幾丁質(zhì)浸沒在水中，或優(yōu)選，按照需要，可以攪拌和用限于所需最小量的鈣螯合的水重復(fù)洗滌幾丁質(zhì)至少兩次。對洗滌溫度沒有特別的限制。
當(dāng)從供應(yīng)商等處購得幾丁質(zhì)時，可能需要用稀鹽酸再次對幾丁質(zhì)進行脫鈣化處理，然后按照和上述濕幾丁質(zhì)相類似的方式用鈣螯合的水對其進行處理。在此情況下，用稀鹽酸進行脫鈣化處理不是完全需要的。然而，進行脫鈣化處理更有效。當(dāng)從供應(yīng)商等處購得幾丁質(zhì)并轉(zhuǎn)化為脫乙酰殼多糖時，在將幾丁質(zhì)脫乙?；螅免}螯合的水洗滌脫乙酰殼多糖是有效的。在此情況下，以和上述相類似的方式進行脫乙?；?br> 當(dāng)用鈣螯合的水洗滌脫乙酰殼多糖時，事先可以制備水和溶解在其中的鈣螯合劑；或者以所需的量往脫乙酰殼多糖中添加無鈣螯合劑的水，接著以所需的量添加鈣螯合劑，反之亦然。以這樣的量使用鈣螯合的水或無水鈣螯合劑是有效的，即讓全部脫乙酰殼多糖浸沒在水中，或優(yōu)選以攪拌和用限于最小所需量的鈣螯合的水重復(fù)洗滌脫乙酰殼多糖至少兩次。對洗滌溫度沒有特別的限制。
上述方法無論使用哪個，本發(fā)明都能獲得脂肪酸和其鹽的總含量以脂肪酸計至少降低到0.2wt.％的幾丁質(zhì)。每種脂肪酸和其鹽的總含量以脂肪酸計不大于0.2wt.％的幾丁質(zhì)都溶于水，每種幾丁質(zhì)可以提供其透明度高到能允許其使用或作為工業(yè)產(chǎn)品來供給的水溶液，這樣可以得到具有顯著改進的商業(yè)價值的水溶液。幾丁質(zhì)不僅以水溶液的形式使用而且還大量地以其它形式使用。以其它形式使用時，脂肪酸和其鹽的總含量以脂肪酸計不大于0.2wt.％的每種幾丁質(zhì)顯然具有很高的商業(yè)價值。
下面基于參考實施例和實施例更具體地描述本發(fā)明。
參考實施例1在4wt.％鹽酸水溶液(800重量份)中，在30℃下攪拌來自東南亞的梭子蟹干燥的殼(100重量份)2小時以使蟹殼中的碳酸鈣溶解成為氯化鈣。通過過濾收集固形物，用地下水洗滌以進行脫鈣化處理。然后在2wt.％氫氧化鈉水溶液(800重量份)中，在75℃下攪拌包含幾丁質(zhì)的過濾殘余物2小時以進行脫蛋白處理。通過過濾收集殘余物，用地下水洗滌以獲得作為過濾殘余物的幾丁質(zhì)。然后將幾丁質(zhì)放在45wt.％氫氧化鈉水溶液(600重量份)中，在60℃下加熱攪拌16小時以進行脫乙?；幚?。通過過濾收集固形物，用地下水洗滌，然后干燥，獲得脫乙酰殼多糖(25重量份)。
實施例1按照和參考實施例1類似的方式獲得純化的脫乙酰殼多糖，除了用0.1wt.％EDTA水溶液洗滌脫乙酰殼多糖三次代替對用氫氧化鈉堿化的幾丁質(zhì)進行脫乙?；幚砗笥玫叵滤礈臁?br> 實施例2按照和參考實施例1類似的方式獲得純化的脫乙酰殼多糖，除了用0.1wt.％EDTA水溶液洗滌幾丁質(zhì)三次代替對用氫氧化鈉堿化的蟹殼進行脫蛋白處理后用地下水洗滌。
實施例3按照和參考實施例1類似的方式獲得純化的脫乙酰殼多糖，除了用0.1wt.％EDTA水溶液洗滌幾丁質(zhì)一次代替對用氫氧化鈉堿化的蟹殼進行脫蛋白處理后用地下水洗滌。
實施例4按照和參考實施例1類似的方式獲得純化的脫乙酰殼多糖，除了用去離子水洗滌幾丁質(zhì)三次來代替對用氫氧化鈉堿化的蟹殼進行脫蛋白處理后用地下水洗滌和除了用去離子水洗滌脫乙酰殼多糖四次來代替對用氫氧化鈉堿化的蟹殼進行脫乙?；幚砗笥玫叵滤礈?。
實施例5
按照和參考實施例1類似的方式獲得純化的脫乙酰殼多糖，除了用去離子水洗滌幾丁質(zhì)三次來代替對用氫氧化鈉堿化的蟹殼進行脫蛋白處理后用地下水洗滌。
實施例6按照和參考實施例1類似的方式獲得純化的脫乙酰殼多糖，除了用30wt.％異丙醇水溶液洗滌干燥的脫乙酰殼多糖一次之外。
通過下述方法測量參考實施例1的脫乙酰殼多糖樣品和實施例1-6的純化的脫乙酰殼多糖的6個樣品的水溶液的透明度和在脫乙酰殼多糖樣品中以及純化的脫乙酰殼多糖樣品中的脂肪酸的含量。結(jié)果顯示在表1中。
<透明度的測量方法>
(1)樣品溶液的制備將參考實施例1的脫乙酰殼多糖樣品和實施例1-6的純化的脫乙酰殼多糖的6個樣品分別以0.5wt.％的濃度溶解在等分的0.5wt.％乙酸水溶液中以獲得7個脫乙酰殼多糖水溶液。將7個脫乙酰殼多糖水溶液靜置24小時后，測量它們的透明度。
(2)測量方法根據(jù)在日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)中K 0102(1998)規(guī)定的工業(yè)廢水試驗方法的“9.Clarity”所描述的方法測定7個脫乙酰殼多糖水溶液的透明度。
<脂肪酸含量的測量方法>
(1)制備分析樣品將參考實施例1的脫乙酰殼多糖樣品和實施例1-6的純化的脫乙酰殼多糖的6個樣品用作分析樣品。在7個萃取套管中分別對7個樣品(鑒于包含的水，以純脫乙酰殼多糖計5.0g)的等分試樣(5.0g)進行稱重。7個萃取套管都塞有吸收棉。
(2)測量方法將其中裝有5.0g稱重的參考實施例1的脫乙酰殼多糖樣品的堵塞的萃取套管固定在索格斯利特萃取器的萃取區(qū)域。將蒸餾水(50mL)倒入萃取區(qū)域。將萃取套管靜置30分鐘以在水中浸泡樣品使樣品溶脹。將異丙醇(65mL)、蒸餾水(15mL)和5個沸泡石放在位于索格斯利特萃取器底部的平底燒瓶中。30分鐘后，將索格斯利特萃取器萃取區(qū)域的水轉(zhuǎn)移至底部的平底燒瓶中，在索格斯利特萃取器中進行2小時的萃取。萃取后，將保留在索格斯利特萃取器的萃取區(qū)域的溶液轉(zhuǎn)移至底部的平底燒瓶中以合并在平底燒瓶中的所有萃取物。將如此合并的萃取物轉(zhuǎn)移至圓底燒瓶中。為了抑制溶液起泡，按照需要往燒瓶中添加乙酸(3-4滴)，將燒瓶和蒸發(fā)器連接以濃縮萃取物至約1-2mL。往濃縮物中添加5％乙酸溶液(50mL)。在燒瓶的內(nèi)壁上產(chǎn)生沉積物，在超聲波浴中分離，在乙酸水溶液中分散并去絮凝。往燒瓶中添加己烷(50mL)，在震動器上充分搖動得到的混合物以從萃取物中將脂肪酸萃取到己烷層中，分離己烷層。得到分離的己烷層作為氣相色譜分析的樣品溶液，使用下面(3)中描述的標(biāo)準(zhǔn)脂肪酸溶液和下面(4)中描述的系統(tǒng)和條件來測量脫乙酰殼多糖中的脂肪酸的量。同樣也類似地測量實施例1-6的純化的脫乙酰殼多糖樣品中的脂肪酸含量。
(3)制備標(biāo)準(zhǔn)脂肪酸溶液對于肉豆蔻酸、棕櫚酸、油酸和硬脂酸，分別使用試劑物(純度98％或更高)。將它們分別溶解在等分的己烷中以制備4個0.1W/V％溶液。使用那些溶液作為原料，將它們逐步稀釋以制備5-200ppm濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液。將那些標(biāo)準(zhǔn)溶液以2μL/溶液的速度注射進氣相色譜分析系統(tǒng)中以制得校準(zhǔn)線。將上面(1)中制備的用于測量透明度的分析樣品溶液分別注射進氣相色譜分析系統(tǒng)并進行分析。基于校準(zhǔn)線，計算各個樣品中的脂肪酸的濃度。
(4)氣相色譜分析系統(tǒng)和操作條件主系統(tǒng)“GC-14A”，商品名，由Shimadzu公司制造柱“G-100”，Chemicals Inspection and Testing Institute，日本檢測器FID載氣氦，30mL/min柱溫120℃-280℃，6℃/min注射溫度280℃檢測器溫度280℃樣本量2.0μL
表1

MA肉豆蔻酸；PA棕櫚酸；OA油酸；SA硬脂酸從表1可以看出，參考實施例1的脫乙酰殼多糖水溶液的透明度是5，參考實施例1的脫乙酰殼多糖中的脂肪酸總含量以脂肪酸計是0.53wt.％，而實施例1-6的純化的脫乙酰殼多糖樣品的水溶液的透明度都大于20，且實施例1-6的脫乙酰殼多糖樣品中的脂肪酸總含量以脂肪酸計都低于0.20wt.％。通過相同的方法測量顯示在表2和表3中的透明度和脂肪酸含量。
參考實施例2如參考實施例1進行脫鈣化處理和脫蛋白質(zhì)處理。通過過濾收集得到的幾丁質(zhì)，用地下水洗滌，然后干燥以獲得干燥的幾丁質(zhì)(100重量份)。然后將幾丁質(zhì)放在45wt.％氫氧化鈉水溶液(300重量份)中，在60℃下加熱攪拌16小時以進行脫乙?；幚?。通過過濾收集固形物，用地下水洗滌，然后干燥以獲得干燥的脫乙酰殼多糖(90重量份)。
實施例7以和參考實施例2相似的方式獲得純化的脫乙酰殼多糖，除了用0.1wt.％EDTA水溶液洗滌脫乙酰殼多糖三次來代替對用氫氧化鈉堿化的干燥的幾丁質(zhì)進行脫乙?；幚砗笥玫叵滤礈?。
實施例8以和參考實施例2相似的方式獲得純化的脫乙酰殼多糖，除了用去離子水洗滌脫乙酰殼多糖三次來代替對用氫氧化鈉堿化的干燥的幾丁質(zhì)進行脫乙?；幚砗笥玫叵滤礈?。
實施例9以和參考實施例2相似的方式獲得純化的脫乙酰殼多糖，除了在脫乙酰化之前，用0.1wt.％EDTA水溶液洗滌干燥的幾丁質(zhì)三次。
實施例10以和參考實施例2相似的方式獲得純化的脫乙酰殼多糖，除了在脫乙?；埃?0wt.％異丙醇水溶液洗滌用氫氧化鈉堿化的干燥的幾丁質(zhì)一次。
實施例11以和參考實施例2相似的方式獲得純化的脫乙酰殼多糖，除了用0.1wt.％EDTA水溶液洗滌用氫氧化鈉堿化的干燥的脫乙酰殼多糖三次。
實施例12以和參考實施例2相似的方式獲得純化的脫乙酰殼多糖，除了用30wt.％異丙醇水溶液洗滌干燥的脫乙酰殼多糖一次。
表2

從表2可以看出，參考實施例2的脫乙酰殼多糖水溶液的透明度是5，參考實施例2的脫乙酰殼多糖中的脂肪酸總含量以脂肪酸計是0.53wt.％，而實施例7-12的純化的脫乙酰殼多糖樣品的水溶液的透明度是20或更高，且實施例7-12的脫乙酰殼多糖樣品中的脂肪酸總含量以脂肪酸計都低于0.20wt.％。
參考實施例13將參考實施例1的脫乙酰殼多糖(100重量份)和自來水(900重量份)放入高壓釜中。加入氧化丙烯(200重量份)，接著進一步添加48wt.％氫氧化鈉水溶液。在70℃和3kg/cm2下攪拌得到的混合物2小時后，添加氧化丙烯(200重量份)，進一步添加48wt.％氫氧化鈉水溶液(0.5重量份)。在70℃和3kg/cm2下攪拌得到的混合物2小時。
將由此獲得的水溶液滴入大過量的沸水中以沉淀羥丙基脫乙酰殼多糖。使沉淀物重復(fù)進行熱過濾和熱水洗滌，冷凍干燥最終獲得的羥丙基脫乙酰殼多糖。將得到的冷凍干燥的產(chǎn)物溶于純凈水中以獲得0.7wt.％水溶液(A)。對實施例1純化的脫乙酰殼多糖進行類似的處理，將冷凍干燥的產(chǎn)物溶于純凈水中以獲得0.7wt.％水溶液(B)。此外，用丙酮洗滌從參考實施例1的脫乙酰殼多糖獲得的羥丙基脫乙酰殼多糖的冷凍干燥產(chǎn)物，并再次干燥。使用如此獲得的羥丙基脫乙酰殼多糖，還獲得0.7wt.％水溶液(C)。24小時后，測量各個水溶液的透明度，也測量各個冷凍干燥的羥丙基脫乙酰殼多糖產(chǎn)物中的脂肪酸含量。結(jié)果示于表3中表3

從表3可以看出，從參考實施例1的脫乙酰殼多糖制備的羥丙基脫乙酰殼多糖的脂肪酸的總含量以脂肪酸計高達0.45wt.％，因此水溶液(A)的透明度低達10。與之相反，從實施例1的純化脫乙酰殼多糖制備的羥丙基脫乙酰殼多糖的脂肪酸的總含量以脂肪酸計低達0.08wt.％，因此水溶液(B)的透明度高達40并且商業(yè)價值提高了。而且，通過用丙酮洗滌獲得的純化的羥丙基脫乙酰殼多糖的總脂肪酸含量最低為0.1wt.％，其水溶液(C)的透明度大于50且是非常清澈的水溶液，所述羥丙基脫乙酰殼多糖是從參考實施例1的脫乙酰殼多糖制備的。
本申請要求以申請日為2001年4月4目的日本專利申請2001-106418作為優(yōu)先權(quán)，在此引入作為參考。
權(quán)利要求
1.純化的幾丁質(zhì)，其具有的脂肪酸和其鹽的總含量以脂肪酸計不高于0.2wt.％。
2.權(quán)利要求1的純化的幾丁質(zhì)，其中所述幾丁質(zhì)的來源是至少一種選自龍蝦、蝦、蟹、蝦蛄、磷蝦和墨魚的來源。
3.權(quán)利要求1的純化的幾丁質(zhì)，其中所述的脂肪酸及其鹽包括至少一種選自棕櫚酸、油酸、硬脂酸和肉豆蔻酸及其鹽的脂肪酸或其鹽。
4.權(quán)利要求1的純化的幾丁質(zhì)，其中所述脂肪酸的所述鹽包括至少一種選自所述脂肪酸的鈣鹽和所述脂肪酸的鎂鹽的鹽。
5.權(quán)利要求1的純化的幾丁質(zhì)，其中所述幾丁質(zhì)是至少一種選自幾丁質(zhì)和脫乙酰殼多糖、其化學(xué)改性的產(chǎn)物和其降解產(chǎn)物的幾丁質(zhì)。
6.權(quán)利要求5的純化的幾丁質(zhì)，其中所述的化學(xué)改性產(chǎn)物是乙?；a(chǎn)物、甲苯磺酰化的產(chǎn)物、烷基化的產(chǎn)物、羧化的產(chǎn)物、硫酸化產(chǎn)物、磷酸化產(chǎn)物、硝化產(chǎn)物、氨基甲酰化產(chǎn)物、硫代氨基甲?；a(chǎn)物、金屬離子絡(luò)合物、席夫堿絡(luò)合物、季銨鹽、交聯(lián)產(chǎn)物、黃原酸化產(chǎn)物、形成鹽的衍生物和黃原酸化產(chǎn)物的再生產(chǎn)物。
7.權(quán)利要求5的純化的幾丁質(zhì)，其中所述幾丁質(zhì)是至少一種選自葡糖胺、鹽酸葡糖胺、硫酸葡糖胺、乙酰氨基葡糖及其寡糖的化合物。
8.權(quán)利要求1的純化的幾丁質(zhì)，其中所述幾丁質(zhì)在其分子中含有至少一種選自羥烷基、羧烷基、羧?；⒘u?；⒘蛩岣鶊F、磷酸根基團和季銨基團的基團。
9.權(quán)利要求1的純化的幾丁質(zhì)，其中所述幾丁質(zhì)是具有純度的脫乙酰殼多糖，以便脫乙酰殼多糖以0.5wt.％的濃度溶于0.5wt.％醋酸水溶液中的脫乙酰殼多糖水溶液的透明度根據(jù)在日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)中K 0102(1998)規(guī)定的工業(yè)廢水試驗方法的“9.Clarity”所描述的方法測定至少是20。
10.一種生產(chǎn)純化幾丁質(zhì)的方法，包括用至少一種選自有機溶劑和含水有機溶劑的溶劑洗滌幾丁質(zhì)，以便脂肪酸及其鹽的總含量以脂肪酸計至少降低到0.2wt.％。
11.權(quán)利要求10的方法，其中用至少一種選自乙醇和異丙醇的有機溶劑洗滌所述的幾丁質(zhì)。
12.一種通過以下步驟生產(chǎn)純化幾丁質(zhì)的方法，包括在至少一個所述步驟中用脫鈣水和用鈣螯合劑螯合的水中的至少一種進行處理以便在所述幾丁質(zhì)中的脂肪酸和其鹽的總含量以脂肪酸計至少降低到0.2wt.％。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述鈣螯合劑是乙二胺四乙酸二鈉。
14.一種生產(chǎn)純化幾丁質(zhì)的方法，包括以下步驟將幾丁質(zhì)浸在其中包含氨或堿金屬的堿性水中，和收集并洗滌所述幾丁質(zhì)，其中在所述洗滌步驟中，在其中包含氨或所述堿金屬的堿性狀態(tài)下，用脫鈣水和用鈣螯合劑螯合的水中的至少一種洗滌所述幾丁質(zhì)至少一次，以便使得在所述幾丁質(zhì)中的脂肪酸和其鹽的總含量以脂肪酸計至少降低到0.2wt.％。
15.權(quán)利要求12-14中任意一項權(quán)利要求的方法，其中所述的脫鈣水是至少一種選自蒸餾水、脫鹽水和去離子水的脫鈣水。
16.一種生產(chǎn)純化幾丁質(zhì)的方法，包括以下步驟將幾丁質(zhì)浸在濃堿性水溶液中以使所述幾丁質(zhì)脫乙酰化為脫乙酰殼多糖，和收集并洗滌所述脫乙酰殼多糖，其中在所述洗滌步驟中，在其中包含氨或所述堿金屬的堿性狀態(tài)下，用脫鈣水和用鈣螯合劑螯合的水中的至少一種洗滌所述脫乙酰殼多糖至少一次，以便在所述脫乙酰殼多糖中的脂肪酸和其鹽的總含量以脂肪酸計至少降低到0.2wt.％。
17.權(quán)利要求16的方法，其中所述脫鈣水是至少一種選自蒸餾水、脫鹽水和去離子水的脫鈣水。
全文摘要
純化的幾丁質(zhì)的脂肪酸及其鹽的總含量以脂肪酸計不大于0.2wt.%。通過用至少一種選自有機溶劑和含水有機溶劑的溶劑洗滌幾丁質(zhì),以便脂肪酸及其鹽的總含量以脂肪酸計至少降低到0.2wt.%來生產(chǎn)純化的幾丁質(zhì)。
文檔編號C08B37/08GK1379046SQ0210859
公開日2002年11月13日 申請日期2002年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月4日
發(fā)明者山南隆德, 土田真也, 吉永悟, 家田和重, 關(guān)光孝 申請人:大日精化工業(yè)株式會社