甲壳素是一种天然多分子多糖,其分子量大于1000000(MW)。甲壳素具有5000个以上的由β-1->4 碳键相连的N-乙酰基-β-氨基葡萄糖。因其分子结构的不同,分为α-,β-,γ-三种类型。第一种,α-甲壳素占地球甲壳素总量的2/3,它具有不平行结构(螺旋结构);第二种β-甲壳素存在于乌贼软骨中,具有平行结构,相对于α-甲壳素,其分子结合力(inter-molecular forces)更弱;第三种,γ-甲壳素是平行和非平行结构的混合物。作为甲壳素脱去乙酰基后的生成物壳聚糖,亦分为α-,β-,γ-三种类型。工业级壳聚糖厂家
乌贼软骨→脱蛋白质→β-甲壳素→脱乙酰基→β-壳聚糖
大量的乌贼软骨被视为废弃物。但是乌贼软骨含有大量的β-甲壳素、蛋白质以及少量碳酸钙和类胡萝卜素,所以不可使用酸处理来去处矿物质,酸处理法通常用于α-壳聚糖的去除钙成分过程。β-壳聚糖仅使用碱处理和酶解,它不含任何有毒成分,因此比普通α-壳聚糖更安全。
在温和的(PH,温度)脱乙酰过程中,β-甲壳素很容易转化成α-结构壳聚糖。我司采用了的脱乙酰生产过程,因此β-结构壳聚糖含量达98%以上。
通过持续提高氢氧化钠的浓度、温度和发应时间,我司可生产高纯度β-壳聚糖。但是那将导致较低的黏度继而降低分子质量。因此,基于不同的目的,生产过程需要相应调整。
1)分子结构分析
红外色谱(FT-IR )
在1654cm-1附近,β-壳聚糖只有一个氨基峰 I(peak of amide),而α-壳聚糖则有许多氨基峰 I。氨基峰 II,β-壳聚糖和α-壳聚糖分别位于1598cm-1和1570cm-1。这点解释了β-壳聚糖和α-壳聚糖的分子结构区别。
由于分子结构更简单,分子间作用力更弱,β-壳聚糖具有四倍于α-壳聚糖的生理活性。
核磁共振色谱(NMR)
β-甲壳素有2个峰,CH3峰在23ppm,C=O峰在173ppm,这些峰在脱乙酰度达90%以上的β-壳聚糖中是观察不到的。α-甲壳素的C-3峰和C-5峰可以在73ppm和75ppm处观察到,但是β-甲壳素则显示只有一个峰在74ppm。这解释了α-甲壳素具有反平行结构(螺旋结构),其所有的氢氧基团都有氢键与之结合。这些氢键或在C-3、C-5之间,或在CH2OH、C-6之间。而β-甲壳素则只在C-2之间有氢键。这种区别就在于C-3和C-5的化学结构转换。在α-壳聚糖中,C-4峰可在82ppm观测到,但是这种C-4峰在β-壳聚糖中是观察不到的。
2)β-壳聚糖的理化性质
溶解性——壳聚糖不能100%溶于水,但是可溶于蚁酸、醋酸等有机酸和低浓度盐酸等无机酸。β-壳聚糖溶液的PH值取决于其含量和酸的类别,在PH值小于6时,保持溶液状态,大于6,则沉淀。
,由于的分子结构,β-壳聚糖的溶解度远大于α-壳聚糖。因此,它可非常容易地用于各种食品添加剂,因为它可以很容易地在弱酸条件下降解以提高吸收率。
黏度——β-壳聚糖溶液的典型特征是高黏度,但是它的黏度是基于其分子量、脱乙酰度、离子强度和PH值。高温和延时导致较低的黏度。
活性——因的分子结构,β-壳聚糖具有高于α-壳聚糖40~50%的活性。β-壳聚糖表现出对金属离子和螯合物的吸附性,因此它可用作各种不可消化物的载体。并且,由于它可与放射性材料结合,因此可应用于放射性材料的清除。工业级壳聚糖厂家
稳定性——当β-壳聚糖需要加热以测试稳定性时,其分子结构不会发生任何改变。并且,β-壳聚糖放置于不同的环境下,比如黑暗、室内以及室内温度下2年的光照下,其外观、脱乙酰度都不会发生大的变化。些微注意一下β-壳聚糖的毒素测试,对于老鼠来说,在10克/公斤的剂量下任何毒素都不会出现。除此之外,在18克/公斤和16克/公斤的剂量下,释放性壳聚糖和蚁酸壳聚糖同样是安全的。