基于低共熔溶剂(DESs)的室温高效绿色提取螳螂虾壳中甲壳素新策略

本研究针对传统甲壳素提取方法高能耗、强化学腐蚀及分子量降解等问题，创新性采用乳酸-三乙基苄基氯化铵(TEBAC/LA)低共熔溶剂(DESs)体系，在30℃室温条件下实现螳螂虾壳中高纯度(95.65%)、高分子量(较传统方法提升2.5倍)甲壳素的绿色提取，且DESs可循环使用3次仍保持94.84%纯度，为海洋甲壳类废弃物高值化利用提供新思路。

　　

海洋中每年产生数百万吨甲壳类废弃物，螳螂虾壳作为典型代表富含甲壳素——这种自然界储量第二大的生物聚合物具有生物相容性、可降解性等独特性质，在生物医学、水处理等领域应用广泛。然而传统酸碱提取法存在强腐蚀、高能耗缺陷，且难以兼顾纯度与分子量(Mw)，而离子液体成本高昂，生物法则耗时且纯度低。如何实现温和条件下高效提取成为制约甲壳素产业化的关键瓶颈。

中国科学院的研究团队创新性地将三乙基苄基氯化铵(TEBAC)与乳酸(LA)构建低共熔溶剂(DESs)体系，首次应用于螳螂虾(Oratosquilla oratoria)壳甲壳素提取。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热重分析验证DESs形成，系统优化摩尔比(1:3)、液固比(20:1 mL/g)等参数，仅需30℃处理6小时即可获得纯度95.65%的甲壳素，其Mw达传统方法的2.5倍。DESs循环3次后纯度仍保持94.84%，突破现有技术对高温/微波的依赖。

主要技术方法
研究采用浙江温州螳螂虾壳为原料，经粉碎脱脂预处理后，通过单因素实验确定TEBAC/LA最佳摩尔比，结合FTIR、X射线衍射(XRD)和热重分析(TGA)表征DESs特性。采用场发射扫描电镜(FE-SEM)观察微观形貌，凝胶渗透色谱(GPC)测定Mw，并与传统酸碱法产物进行性能对比。

Effect of DESs composition
FTIR显示1700 cm^?1和3400 cm^?1特征峰位移证实TEBAC与LA间氢键作用，TGA证明DESs在30℃稳定性。当TEBAC:LA=1:3时脱矿效率达98.7%，优于胆碱类DESs，归因于TEBAC的芳香环结构增强氢键破坏能力。

Conclusions
该研究开创性地证明TEBAC基DESs在室温下可同步实现甲壳素高纯度(>95%)与高分子量提取，分子量保留效果显著。DESs循环使用后性能稳定，且处理后的虾壳残渣中钙回收率达92.3%，为甲壳素绿色制造提供全新解决方案。

重要意义
该成果发表于《Bioresource Technology》，首次将TEBAC基DESs应用于甲壳素提取领域，突破传统技术对高温/强酸碱的依赖，建立的"提取-纯化-回收"闭环工艺为海洋废弃物资源化提供范例。其室温操作特性可降低60%能耗，分子量保留优势利于后续制备高机械强度材料，对促进蓝色经济发展具有重要实践价值。