近日，合肥工業(yè)大學(xué)陸劍鋒教授團(tuán)隊(duì)在甲殼素提取技術(shù)領(lǐng)域取得重要突破。該團(tuán)隊(duì)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(guò)程中依賴強(qiáng)氧化劑進(jìn)行脫色而造成污染的風(fēng)險(xiǎn)，成功實(shí)現(xiàn)了在無(wú)需化學(xué)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(guó)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。

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(chǔ)量豐富的天然生物高分子，在生物醫(yī)學(xué)、食品工程和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，當(dāng)前工業(yè)提取工藝仍主要依賴高濃度酸堿進(jìn)行脫礦和脫蛋白，并結(jié)合強(qiáng)氧化劑高溫脫色，這一方法不僅能耗高、效率低，還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。近年來(lái)，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(xué)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(shì)。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(qiáng)氧化劑，導(dǎo)致能耗上升和二次污染風(fēng)險(xiǎn)，限制其應(yīng)用潛力。

針對(duì)甲殼素提取行業(yè)長(zhǎng)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(tuán)隊(duì)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(kāi)發(fā)出一種無(wú)需化學(xué)脫色、流程簡(jiǎn)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(guò)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(wú)需化學(xué)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(dá)到64.58%，最大熱解溫度為402.9℃，其核心性能指標(biāo)與商用甲殼素相當(dāng)。該項(xiàng)突破不僅實(shí)現(xiàn)了蟹殼廢棄物的高值化利用，也推動(dòng)了甲殼素提取技術(shù)向低碳、高效、可持續(xù)方向邁進(jìn)，契合可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

陸劍鋒教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)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(jí)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(dòng)力。該研究還獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2023YFD2401500）、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（PA2023GDGP0040、PA2024GDGP0037）、國(guó)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。

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https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2025.124327