等离子体辅助提取技术：从蟹壳中绿色制备高纯度甲壳素并实现无化学脱色

本文创新性地采用大气压等离子体射流（APPJ）预处理结合酸碱法，成功从中华绒螯蟹壳中提取出无需化学脱色剂的高纯度甲壳素。通过FTIR、SEM-EDS、AFM等多维表征证实，该工艺所得甲壳素结晶度（64.58%）、热稳定性（DTGmax=402.9°C）及分子量（6.89×105 g/mol）均与商业产品相当，且表面粗糙度增强、抗菌活性优异。该研究为甲壳素绿色提取提供了新范式，符合联合国可持续发展目标（SDGs）。

　　

Highlight

本研究突破性地利用等离子体辅助技术，通过大气压等离子体射流（APPJ）预处理结合酸碱工艺，首次实现蟹壳甲壳素的无化学脱色提取。

Material

实验材料选用中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）壳，经清洗干燥后备用。盐酸（HCl, 36%–38%）购自国药集团，氢氧化钠（NaOH, ≥96%）、10%过氧化氢及商业α-甲壳素（实用级）购自阿拉丁试剂公司。实验菌株包括铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa, CICC 21625）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）。

Analysis of the crab shell components

如表1所示，中华绒螯蟹壳富含矿物质（以碳酸钙为主）、蛋白质和甲壳素，同时含有镁、磷等微量元素（表S1）。传统工艺中，碳酸钙与甲壳素的紧密复合结构是提取的主要障碍。

Conclusion

等离子体预处理结合高浓度酸碱提取能有效解构蟹壳的矿物-蛋白-甲壳素复合体，在避免使用化学脱色剂的前提下获得高纯度甲壳素。PJ-HN工艺所得产物不仅结构与商业甲壳素相当，还展现出更优的表面形貌和抗菌性能，为甲壳素绿色生产提供了创新解决方案。