近日,合肥工業(yè)大學陸劍鋒教授團隊在甲殼素提取技術(shù)領(lǐng)域取得重要突破。該團隊創(chuàng)新采用了大氣壓等離子體射流(APPJ)預(yù)處理結(jié)合酸堿協(xié)同的提取工藝,避免了傳統(tǒng)甲殼素提取過程中依賴強氧化劑進行脫色而造成污染的風險,成功實現(xiàn)了在無需化學脫色的條件下制備出高純度甲殼素。相關(guān)研究成果已發(fā)表于國際權(quán)威期刊《Carbohydrate Polymers》(中科院一區(qū),影響因子12.5),為甲殼類廢棄物的資源化高值利用與生物聚合物的清潔生產(chǎn)提供了新路徑。
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Fig.1. 大氣壓等離子體射流(APPJ)輔助蟹殼甲殼素提取工藝流程圖
甲殼素是自然界中儲量豐富的天然生物高分子,在生物醫(yī)學、食品工程和環(huán)境保護等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而,當前工業(yè)提取工藝仍主要依賴高濃度酸堿進行脫礦和脫蛋白,并結(jié)合強氧化劑高溫脫色,這一方法不僅能耗高、效率低,還會造成嚴重的環(huán)境污染。近年來,綠色提取技術(shù)如離子液體、深共晶溶劑、微生物發(fā)酵及酶輔助提取等不斷涌現(xiàn),在減少化學品消耗及提高產(chǎn)物得率與純度方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。盡管如此,這些綠色技術(shù)在脫色環(huán)節(jié)仍需借助高濃度強氧化劑,導致能耗上升和二次污染風險,限制其應(yīng)用潛力。
針對甲殼素提取行業(yè)長期面臨的脫色環(huán)節(jié)中高污染、高能耗難題,陸劍鋒教授團隊創(chuàng)新性地提出了“大氣壓等離子體射流(APPJ)預(yù)處理結(jié)合酸堿協(xié)同提取”的新工藝,開發(fā)出一種無需化學脫色、流程簡潔高效的新型甲殼素提取技術(shù)。該研究以中華絨螯蟹殼為原料,通過系統(tǒng)優(yōu)化等離子體預(yù)處理參數(shù)與酸堿處理順序,在無需化學脫色的條件下,制備出高純度甲殼素。該方法所提取的甲殼素結(jié)晶度達到64.58%,最大熱解溫度為402.9℃,其核心性能指標與商用甲殼素相當。該項突破不僅實現(xiàn)了蟹殼廢棄物的高值化利用,也推動了甲殼素提取技術(shù)向低碳、高效、可持續(xù)方向邁進,契合可持續(xù)發(fā)展目標。
陸劍鋒教授團隊長期致力于水產(chǎn)品加工與副產(chǎn)物高值化利用研究,本次研究成果為甲殼素的綠色升級提供了關(guān)鍵技術(shù)支持,也為天然生物聚合物提取領(lǐng)域的發(fā)展注入了新動力。該研究還獲得國家重點研發(fā)計劃(2023YFD2401500)、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(PA2023GDGP0040、PA2024GDGP0037)、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(蝦蟹)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-48)及安徽省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(水產(chǎn))產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(AARS-08)的資金資助。
論文鏈接:
https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2025.124327
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