마이크로파를 이용한 게껍질로부터 키틴/키토산 분리제조반응

Production of Chitosan from Crabshells using Microwave

마이크로파를 이용하여 천연 게껍질로부터 키토산을 제조하는 공정에 대한 연구가 수행되었다. 본 연구의 주목적은 키토산을 제조함에 있어서 청정에너지원으로서 마이크로파의 효용성을 시험하고자 하는 것이다. 또한 기존의 염산을 사용하는 키토산 고분자의 올리고당화 가수분해 반응을 청정촉매인 인체 식용성 유기산으로 대체하는 공정도 연구되었다. 마이크로파는 반응시간을 줄이는데는 크게 효과적임을 알 수 있었다. 그러나, 반응시간 이외에 화학적 선택성 등의 부가적인 이점은 관찰하기 어려웠다. 키토산 고분자의 가수분해 반응에 본 연구에서 사용된 유기산은 매우 효과적임이 관찰되었다. 이러한 유기산의 촉매역할은 가압반응조건에서 더욱 두드러지게 나타났다. 예를 들어 300,000 이상의 분자량을 갖는 키토산 고분자는 $120^{\circ}C/1$시간의 가압반응을 통해서 거의 물에 가까운 점도를 갖는, 분자량이 매우 작은 키토산 올리고당으로 분해될 수 있음을 보여주었다.

A microwave-assisted process to prepare chitosan from natural crabshells has been investigated. This study was primarily to examine the effectiveness of microwave as clean energy for chitosan preparation. Several human-edible organic acids were used as clean catalyst, possibly to improve the current HCl-based hydrolysis process of polymeric chitosan. The microwave was found to be effective substantially in reducing the reaction time. Nonetheless, no beneficial effect of microwave other than time, such as the chemical selectivity, was hardly observed. The organic acids were very effective in the hydrolysis reaction of polymeric chitosan. Their catalytic behavior was greatly improved especially when reactions were performed under pressure. In the case of autoclave reaction for 60 minutes at $120^{\circ}C$, viscous solution of polymeric chitosan (mol. wt. > 300,000) turned into thin solutions of water-like viscosity, which means chitosan molecules were decomposed to very small-sized oligomers.