从骨头中提取磷酸钙纳米颗粒的方法与流程

1.本发明主要涉及提取磷酸钙纳米颗粒的技术领域，具体为从骨头中提取磷酸钙纳米颗粒的方法。


背景技术：

2.磷酸钙纳米颗粒是一种多功能的高附加值生物材料，可应用于多种领域。目前磷酸钙纳米颗粒主要由各种合成方法人工合成。在此过程中，各种化学药剂会被使用，比如各种钙源、磷源、以及各种表面活性剂和模板。利用目前的合成方法可以得到拥有各种结构及形貌的磷酸钙纳米颗粒，方法包括溶胶凝胶法、共沉淀法、乳化技术、水热工艺、超声技术、机械化学法、模板法等。与人工合成相比，从自然资源中获取磷酸钙纳米材料可以避免化学品的消耗以及使用化学品所带来的污染，增加使用的安全性，并降低成本。
3.骨头中含有水分、无机矿物质以及有机物(主要是骨胶原或蛋白质)，而无机矿物质中最主要的成分便是微纳米级的磷酸钙颗粒。
4.通过煅烧法从骨头中提取磷酸钙颗粒，主要有以下缺陷：(1)从骨头中提取的磷酸钙颗粒为微纳米颗粒；(2)高温容易引起产品颗粒团聚变大，不利于获取磷酸钙的纳米颗粒；(3)无法有效去除烹饪时加入的盐分等作料；(4)煅烧法需高温处理，能耗较大；(5)无法利用骨头中所含有的水分。


技术实现要素：

5.本发明主要提供了从骨头中提取磷酸钙纳米颗粒的方法，该方法利用超临界水热处理技术来替代煅烧法，在从骨头中提取磷酸钙纳米颗粒的同时，解决煅烧法引起的问题。
6.超临界水是温度和压力都超过水的临界点(373.15℃，22.1mpa)的水。超临界水是一种绿色溶剂，拥有一些特殊的物理化学性能，对有机物和气体有很强的溶解性，同时对无机物却具有很低的溶解性。因此，超临界水成为一种适合的溶剂，可通过移动、溶解或分解骨头中与磷酸钙紧密结合的有机物与其表面粘着的油状物，从而达到提取无机磷酸钙颗粒的目的。同时，在处理过程中，骨头中所含有的水分将被有效利用，这也意味着此过程不需要提前的干燥处理。综合来看，超临界水热处理技术成为一种从骨头中提取磷酸钙纳米颗粒的可行方法。
7.本发明的技术方案为：
8.从骨头中提取磷酸钙纳米颗粒的方法，其中，包括以下步骤：
9.(1)首先将猪小排骨敲小为骨头样品。
10.(2)通过超临界水对骨头样品进行水热处理。
11.(3)经过超临界水处理的骨头样品，先用己烷清洗、过滤，然后经过烘干、研磨，最终得到固体产物。
12.进一步的，所述水热处理的温度为200-400摄氏度，压力为1-30兆帕，处理时间为1分钟到8小时。
13.进一步的，所述水热处理的温度为300-400摄氏度，压力为9-30兆帕，处理时间为1小时到8小时。
14.进一步的，所述超临界水热处理的温度为380摄氏度，压力为30兆帕，处理时间为8小时。
15.进一步的，所述超临界水热处理所用的高温高压反应釜的内体积为 5000-5.5毫升。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
17.1、本发明是首次从骨头中提取出了磷酸钙颗粒；从骨头中提取到的磷酸钙纳米颗粒，颗粒尺寸在100纳米以内；且通过超临界水对骨头进行水热处理，避免了煅烧时引起的颗粒团聚现象，避免了颗粒变大。
18.2、在超临界水热处理中，烹饪时加入的食盐等作料大范围溶解于水中，降低了对固体产物的污染。
19.3、超临界水热处理最高温度400摄氏度，远低于煅烧法的所需的高温。
20.以下将结合附图与具体的实施例对本发明进行详细的解释说明。
附图说明
21.图1为本发明的实验流程示意图；
22.图2为本发明的x射线衍射图谱；
23.图3为本发明的扫描电镜图片；
24.图4为本发明的颗粒尺寸分布图。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
26.本发明提供的从骨头中提取磷酸钙纳米颗粒的方法，主要为利用超临界水热处理技术从骨头中提取磷酸钙纳米颗粒，如图1所示，包括以下步骤：
27.(1)首先将猪小排骨敲小为骨头样品。
28.(2)通过超临界水对骨头样品进行水热处理。
29.(3)经过超临界水处理的骨头样品，先用己烷清洗、过滤，然后经过烘干、研磨，最终得到固体产物。
30.所述水热处理的温度为200-400摄氏度，压力为1-30兆帕，处理时间为1 分钟到8小时。
31.所述水热处理的温度为300-400摄氏度，压力为9-30兆帕，处理时间为1 小时到8小时。
32.优选的，所述超临界水热处理的温度为380摄氏度，压力为30兆帕，处理时间为8小时。
33.所述超临界水热处理所用的高温高压反应釜的内体积可以为5000-5.5毫升，优选为8.8毫升，由一个电炉(akico co.japan)提供进行加热。
34.在本发明中，通过采用对比试验的方式，以验证本方法的效果。
35.根据表1超临界水热处理过程中的实验细节，可以得出超临界水热处理所得到的磷酸钙纳米颗粒的产率超过37％，且反应速率快，产率随着压力的变化而变动较大。
[0036][0037]
*:煅烧法获得的固体产物，用作对比。
[0038]
表1
[0039]
如图2所示，说明超临界水热处理与煅烧法均可得到磷酸钙，晶相与羟基磷灰石吻合。
[0040]
如图3-4所示，a、b、c均为实验例，由超临界水热处理的方法得到，d为对比例，由煅烧法得到，证明超临界水热处理所得到的磷酸钙颗粒尺寸均小于100纳米，远小于煅烧法所得到的磷酸钙颗粒尺寸。
[0041]
综合以上结果，利用超临界水热处理工艺，成功从骨头中提取出磷酸钙纳米颗粒。
[0042]
本发明是首次从骨头中提取出了磷酸钙颗粒的方法；从骨头中提取到的磷酸钙纳米颗粒，颗粒尺寸在100纳米以内；通过超临界水对骨头进行水热处理，避免了煅烧时引起的颗粒团聚现象，避免了颗粒变大。
[0043]
在超临界水热处理中，烹饪时加入的食盐等作料大范围溶解于水中，降低了对固体产物的污染。
[0044]
超临界水热处理最高温度400摄氏度，远低于煅烧法的所需的高温。
[0045]
本发明通过超临界水热处理法可有效利用骨头中所含有的水分。
[0046]
最后应说明的是：以上示例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的示例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。


技术特征：
1.从骨头中提取磷酸钙纳米颗粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)首先将猪小排骨敲小为骨头样品；(2)通过超临界水对骨头样品进行水热处理；(3)经过超临界水处理的骨头样品，先用己烷清洗、过滤，然后经过烘干、研磨，最终得到固体产物。2.根据权利要求1所述的从骨头中提取磷酸钙纳米颗粒的方法，其特征在于，所述水热处理的温度为200-400摄氏度，压力为1-30兆帕，处理时间为1分钟到8小时。3.根据权利要求2所述的从骨头中提取磷酸钙纳米颗粒的方法，其特征在于，所述水热处理的温度为300-400摄氏度，压力为9-30兆帕，处理时间为1小时到8小时。4.根据权利要求3所述的从骨头中提取磷酸钙纳米颗粒的方法，其特征在于，所述超临界水热处理的温度为380摄氏度，压力为30兆帕，处理时间为8小时。5.根据权利要求3所述的从骨头中提取磷酸钙纳米颗粒的方法，其特征在于，所述超临界水热处理所用的高温高压反应釜的内体积为5000-5.5毫升。

技术总结
本发明提供了一种从食物残留骨头中提取磷酸钙纳米颗粒的方法，其中，包括以下步骤：(1)首先将料理食用后的猪小排骨敲小为骨头样品；(2)通过超临界水对骨头样品进行水热处理；(3)经过超临界水处理的骨头样品，先用己烷清洗、过滤，然后经过烘干、研磨，最终得到固体产物；本发明从废弃骨头中提取到的磷酸钙纳米颗粒，颗粒尺寸在100纳米以内；在超临界水热处理中，烹饪时加入的食盐等作料大范围溶解于水中，降低了对固体产物的污染；超临界水热处理最高温度400摄氏度，远低于煅烧法的所需的高温。温。温。


技术研发人员：郑庆新 张华东
受保护的技术使用者：上海火山雨资源再生科技有限公司
技术研发日：2021.09.26
技术公布日：2023/3/30