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殼聚醣去乙醯度計算(決定其品質的重要指標)

為什麼要測「去乙醯度」?


殼聚醣(Chitosan)源自蝦、蟹等甲殼類外殼,是一種兼具天然來源與功能性的多醣素材。在評估其應用價值時,「去乙醯度(Degree of Deacetylation, DDA)」往往是最關鍵的品質指標。
而所謂去乙醯度,就是殼聚醣分子中有多少乙醯基被移除,轉換成具活性的「胺基(–NH₂)」。這些胺基就像殼聚醣的「作用開關」,能決定它在溶解、吸附與抑菌等各方面的表現。

 


當DDA越高時,殼聚醣的溶解度通常會提升,在水中能更容易展開;同時它能更有效吸附帶負電的雜質,進一步展現出優秀的除臭、淨化或抑菌能力。
因此,在工廠生產、產品開發或研究應用中,精準測量去乙醯度是一項關鍵工作。掌握正確的 DDA,不僅能確保產品品質穩定,也能幫助選擇最適合的殼聚醣型態,讓其效果發揮得更加完整。


用什麼方法測?原理是什麼?
最常見的方法是 PVSK 滴定法,依食品工研所SOP 所修改. 
台灣、日本、中國的產業與研究機構普遍採用的殼聚醣去乙醯之標準方法

 

基本原理說明

1. 殼聚醣在酸性環境中,胺基(–NH₂)會變成帶正電的(–NH₃⁺)。
2. 聚乙烯硫酸鉀(PVSK)是帶負電(–SO₃⁻)的大分子。
3. 當PVSK與殼聚醣一個接一個地中和後,會到達一個終點顏色變化。
4. 而所用掉的PVSK越多 → 表示殼聚醣中的胺基越多 → 去乙醯度程度就越高。
5. 滴定所消耗之PVSK量與樣品中去乙醯單元(D-glucosamine)成正比,所以經由摩爾轉換即可計算DDA。
滴定時顏色從 藍 → 紫藍 → 紅紫色,非常好判斷。

公式 : 
去乙醯度(%) = ( X÷161) / [(X÷161)+(Y÷203)]ⅹ100            
⇒ X = (1÷400)ⅹ(1÷1000)ⅹ161ⅹFⅹV                    
⇒ Y = A
ⅹ(C/B)-X          
V = PVSK滴定毫升數
F = PVSK之力價數


實際怎麼做?怎麼算?( 實際案例分享 )
1. 製備溶液與器材 → 醋酸溶液(提供酸性環境) → Toluidine Blue(指示劑,看顏色變化) → PVSK N/400(標準滴定液)
2. 滴定流程
► 秤 0.5 g 殼聚醣樣品→ 加入99.5 g 的 5% 醋酸水溶液中(母溶液)
從母溶液取 1 g,再加30mL的水與3~5滴的指示劑
以 PVSK 滴定由藍色變成紅紫色(終點)
記錄 PVSK 之滴定體積V (mL)
► 依公式計算 DDA
分析 : PVSK的滴定體積 V=11.0 mL
♦ 
其餘條件 : A=0.500g ,  B=99.5g , C=1.00g , f=1.00


核心計算重點
X:滴定求得的「去乙醯部分」
Y:樣品總單元量扣除已去乙醯量
DDA %=去乙醯莫耳分率×100

X的計算式 (胺基量換算)

" X=(1:400) x (1:1000) x 161 x F x V "

• 1:400 = PVSK濃度換算 (稀釋倍數)
 1:1000 = 取樣稀釋倍數
• 161 = 去乙醯單元(–C₆H₁₁NO₄)之分子量

• F = PVSK 力價 (F=1)

• V = PVSK 滴定毫升數 (mL) = 11 ml

♦ 
得到 X=0.0044275

乙醯單元莫耳數

" Y=A x (C/B) - X "

• A=樣品重量(g)= 0.5 g 樣品
• B=母液重量(g)=99.5 g
• C=取用母液之重量(g)=1.0 g
• X=前式計算所得值



 得到:Y = 0.0005976

去乙醯單元莫耳數

161 表去乙醯單元的當量分子量
( D-glucosamine )

乙醯單元莫耳數

203 表「乙醯化單元」的當量分子量
( N-acetyl-D-glucosamine )

代入主公式求去乙醯度

去乙醯度(%) = N D / (N D + N A ) x 100
求得 DDA(%) ≈ 0.903 x 100 ≈ 90.3%

 

 N/400 
N/400 = 由1 N 的PVSK 母液稀釋至400 倍稀釋液。
N/400 PVSK 溶液係以1 N PVSK 母液稀釋400 倍所得,濃度為0.0025 N,用作滴定幾丁聚醣樣品中–NH₃⁺之陰離子高分子滴定劑,其終點電位變化清晰,適合用於去乙醯度(DD) 測定。

 PVSK 滴定 
以標定後的 PVSK(Polyvinyl Sulfate Potassium)溶液進行滴定。滴定時溶液顏色會由藍色→ 紫藍→ 紅紫色(終點)
♦ 
記錄PVSK 滴定溶液消耗的體積:V(mL)。
♦ 化學反應機理:Chitosan 在酸性下形成–NH₃⁺,與PVSK 的–SO₃⁻發生高分子電中和反應。滴定終點表示原樣品中的
胺基已被完全中和

 建議pH控制範圍在2.5~3.5之間,因
 • 當pH過高 : 胺基未完全質子化→ DDA 偏低  
 • 當pH過低(如pH<2):可能造成殼聚醣降解 → DDA 偏差

♦ 滴定法基於「重量」,結果仍以濕重計算,若樣品含水量偏高,會導致DDA 偏高。 本。回饋給我們的客戶。