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为解决几丁质生产原料来源及低产问题，研究人员开展从蟋蟀腿提取几丁质并制备纳米几丁质的研究。结果显示，蟋蟀腿几丁质得率达 12.6%，与蟹壳相当，且纳米几丁质性能独特。该研究为几丁质生产提供新途径，助力循环经济。
在当今生物材料研究领域，几丁质（chitin）作为一种极具潜力的生物大分子，正逐渐受到越来越多的关注。几丁质广泛存在于节肢动物的外骨骼中，如甲壳类动物的外壳以及昆虫的体表。它不仅储量丰富，而且具有诸多优异的性能，如良好的生物相容性、生物可降解性等，在食品、医药、化妆品等多个领域都有着广阔的应用前景。
然而，目前工业几丁质主要来源于虾蟹等甲壳类动物的废弃外壳，这些原料的供应面临着诸多挑战。一方面，气候变化导致海洋生物栖息地改变，过度捕捞也使得虾蟹资源不稳定，影响了几丁质的稳定供应；另一方面，随着对生物质利用和资源循环需求的增加，几丁质原料的需求缺口日益增大。与此同时，传统的牲畜养殖在满足人们对动物蛋白需求方面也逐渐力不从心。其不仅占用大量土地资源、消耗大量水资源，还会排放温室气体，对环境造成严重影响。因此，寻找新的、可持续的几丁质原料来源迫在眉睫。
在这样的背景下，日本的研究人员开展了一项极具创新性的研究，旨在探索从蟋蟀腿中提取几丁质并制备纳米几丁质（nanochitin）的可行性。该研究成果发表在《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》上，为几丁质的生产开辟了新的方向。
研究人员主要运用了化学提取、机械加工以及多种材料表征技术。在化学提取过程中，他们采用索氏提取法、酸碱处理等方法从蟋蟀腿中分离几丁质；通过机械加工方法，将提取的几丁质制备成纳米几丁质；利用核磁共振光谱（NMR）、傅里叶变换红外光谱（FT - IR）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）等技术对几丁质和纳米几丁质的结构、形态等进行表征分析。
从蟋蟀腿生产几丁质
研究人员首先对蟋蟀腿进行化学处理，依次去除脂质、蛋白质、矿物质和色素，从而得到几丁质。在脂质提取环节，通过索氏提取法多次提取，直至傅里叶变换红外光谱中反映长链脂肪酸酯烃链 C - H 伸缩振动的 3000cm-1处峰强度不再下降。蛋白质去除采用 1M 氢氧化钠溶液在 95°C 搅拌 6 小时，经 Bradford 法检测，残留蛋白含量显著低于商业蟹壳几丁质，表明蛋白质去除效果良好。利用草酸作为螯合剂溶解钙和磷进行脱矿质处理，热重分析（TGA）显示 560°C 时残留灰分仅为 0.1%，证明矿物质去除充分。最后，通过 1% 次氯酸钠溶液在室温下漂白 6 小时，使蟋蟀腿颜色由棕色变为白色，有效去除了色素。
经多次重复实验，蟋蟀腿几丁质平均得率达到 12.6%，远高于整只蟋蟀的 2.6%，与蟹壳几丁质 8% - 14% 的得率相当。从成分分析来看，蟋蟀腿蛋白质得率为 84.5%，高于整只蟋蟀的 70.4%；脂质得率仅为 1.8%，远低于整只蟋蟀的 21.4%，这为工业脱脂处理节省了能源和时间。
通过固态13C NMR 光谱、FT - IR 光谱以及 TGA 分析发现，蟋蟀腿提取的几丁质与蟹壳几丁质在化学结构、晶体结构和热稳定性方面高度相似。NMR 光谱中，几丁质重复单元的八个碳峰与蟹壳几丁质一致，且 C3 和 C5 峰明显分离，表明存在 α - 型几丁质晶体；FT - IR 光谱中，特征吸收峰也与蟹壳几丁质匹配，进一步证实了其化学结构的一致性；TGA 分析显示，蟋蟀腿几丁质的分解起始温度、5% 失重温度（T5%）和最大热降解温度（Tmax）与蟹壳几丁质相近。
从蟋蟀腿几丁质生产纳米几丁质
将蟋蟀腿来源的几丁质悬浮在醋酸水溶液中，利用圆盘磨进行研磨制备纳米几丁质。醋酸使几丁质带正电荷，增强了其可磨性和分散性，制备的悬浮液稳定性良好，储存一周以上也未出现沉淀。
SEM、AFM 和动态光散射（DLS）分析表明，蟋蟀腿纳米几丁质与蟹壳纳米几丁质在形态上存在差异。蟋蟀腿纳米几丁质纤维宽度为 11.2nm，长度平均为 338nm，水动力直径为 261nm，相比之下，蟹壳纳米几丁质纤维更细更长，宽度平均为 7.46nm，长度为 444nm，水动力直径为 879nm。
X 射线衍射（XRD）分析显示，蟋蟀腿纳米几丁质具有结晶结构，其晶体尺寸和相对结晶度与蟹壳纳米几丁质存在一定差异。利用谢乐公式计算得到，蟋蟀腿纳米几丁质在（020）和（110）衍射峰处的晶体尺寸分别为 7.6nm 和 4.7nm，相对结晶度为 86.2%，与整只蟋蟀纳米几丁质的 86.3% 相近，略低于蟹壳纳米几丁质的 87.6%。
纳米几丁质的结构影响其悬浮液的分散性和粘度。UV - Vis 光谱显示，蟋蟀腿纳米几丁质悬浮液的透光率高于蟹壳纳米几丁质，这是由于其较短的纤维长度减少了光散射和纤维间的聚集，在化妆品和食品等工业应用中具有优势。此外，随着转速增加，纳米几丁质粘度降低，且蟋蟀腿纳米几丁质粘度低于蟹壳纳米几丁质，这是因为其较短的纤维不易引发物理和化学相互作用。同时，由于蟋蟀腿纳米几丁质与整只蟋蟀纳米几丁质形态相似，预计它们在机械性能方面也具有相似性，如由蟋蟀纳米几丁质制成的薄片密度更高，弹性模量和断裂强度也更高。
研究结论
该研究首次成功从蟋蟀腿中分离出几丁质，其得率与工业常用的蟹壳相当，且蛋白质和矿物质含量低。蟋蟀腿几丁质的脂肪含量低于整只蟋蟀，使得纯化过程更为顺利。制备的纳米几丁质形态独特，与蟹壳纳米几丁质相比更厚更短，这种差异提升了其在水中的分散性，增强了透明度并降低了粘度。
蟋蟀具有养殖简便、对水和饲料需求少、不产生导致全球变暖的甲烷等优点，其养殖对环境的影响远小于蟹虾养殖，且在室内小空间即可实现可控量产。随着昆虫食品消费的增长，加工过程中分离的蟋蟀腿有望成为稳定的几丁质来源。该研究为几丁质生产提供了新的原料选择，推动了循环经济的发展，在生物材料领域具有重要的应用价值和广阔的发展前景。
