基于绿色功能介质的天然海洋多糖高分子分离及高值化利用清洁新技术

本成果基于廉价易得的功能型离子液体、低共熔溶剂，可从海洋废弃生物质（比如虾蟹壳，海藻，海带等）中高选择性制备甲壳素、壳聚糖、海藻酸等天然多糖高分子化合物，进而实现相应化合物的结构性能提升（如抗菌等）或者转化为高附加值衍生产品（如医药用品或者药物载体等）。该新技术有望解决传统酸碱制备方法中水耗高、污染大等问题，具备水耗低、污染少、能耗低、流程少等潜在优点。此外，新技术具有良好的拓展性和灵活性，可从虾蟹壳直接制备甲壳素敷料、绷带等医疗用品。

主要技术特点如下：

（1）处理的原料来源于当地的虾蟹壳，海带/海藻等，无需特别分级处理。

（2）所得甲壳素收率大于90%，纯度大于95%，聚合度可调，介于400~4000。

（3）所得壳聚糖收率大于90%，纯度大于95%，脱乙酰度值大于85%，符合国家标准GB 29941-2013。

（4）所得海藻酸收率大于90%，纯度大于95%。

（5）可制备得海藻酸基功能材料（膜、纤维、水凝胶、气凝胶等），具备自愈合、阻燃等特点。

甲壳素、壳聚糖、海藻酸/海藻酸钠等海洋高分子多糖由于良好的生物相容性、生物可降解、抗菌、吸湿性等优点，近年来在医药、纺织、生物医用科技等领域得到了广泛应用。工业级甲壳素可用于纺织、染料、纸张和水处理等，日用级可作为化妆品美容剂、毛发保护、保湿剂等，医疗级可作为隐形眼镜、人工皮肤、缝合线、人工透析膜和人工血管等；壳聚糖来源于甲壳素脱乙酰基，广泛应用于食品添加剂、化妆品、抗菌剂、医疗用品、药物缓释材料、基因转导载体、组织工程载体材料以及药物开发等众多领域；海藻酸钠由褐藻类的海带或马尾藻中提取，可广泛应用于食品、药物制剂、印纺工业、医药行业等。

目前我国海洋生物多糖及其衍生功能产品大多用于医药保健，本技术可根据海洋生物质多糖分子中存在着氨基或者羟基等特点对其进行功能化修饰、改性进而赋予更多的功能，进一步增加产品的附加值，扩展其应用范围。通过绿色功能介质的引入和过程强化，开发新的有效分离、高效转化绿色工艺路线，研发和生产高纯度生物多糖高分子及其功能化衍生物，不断加强科研成果的产业化，促进色可持续发展。本技术克服了传统工艺污染高、水耗大的问题，符合当前形势下的绿色环保要求，具有广泛的应用潜力。

中国是全球最大的甲壳素生产国家，占全球总产能的44.8%。但是，甲壳素、壳聚糖现有制备技术需用到大量的酸碱试剂，污染大、水耗高、流程长，已不符合当下的环保要求，对国内甲壳素企业造成了很大影响，急需绿色新技术替代。在全球范围内，甲壳素在各应用领域的消费比例依次是食品27.7%、医药26.1%、农业5.8%、纺织18.2%、环保5.2%、日化8.9%、造纸3.6%、其他4.5%。此外，甲壳素在各个领域应用将持续增长，年增长率保持在10%左右，应用市场广泛。全球甲壳素的需求稳定增长。2014年，全球甲壳素的需求量达4.95万顿，2015年达5.44万吨，2016年达5.98吨，2018年达7.22万吨，未来五年全球需求年增长率将维持在10%左右。

海藻酸是一种重要的工业原料，可广泛用于造纸、纺织、化妆品、医药辅料、食品等，具备广泛的市场应用前景，需求量以每年15%的速率增长。

目前，国产甲壳素大部分作为原料，主要出口到美国、欧洲、日本和韩国等国家和地区。若实现新技术的更新，国内甲壳素工厂将可实现甲壳素绿色生产，现有关闭工厂可重新开车，实现经济创收。此外，甲壳素的重要产品壳聚糖，亦可实现简单、高效准备，成本将减低约20%，提升经济效益。