CN101176549A - 从虾壳中提取甲壳素及其生物活性物质的低耗环保方法 - Google Patents

从虾壳中提取甲壳素及其生物活性物质的低耗环保方法 Download PDF

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Abstract

一种从虾壳中提取甲壳素及其生物活性物质的低耗环保方法。包括以下步骤：将新鲜虾壳置于微波炉中加热，然后置于NaOH溶液中煮1－2小时，再浸入HCl溶液中浸泡；将虾壳体用NaOH溶液再处理一次，浸入HCl溶液中浸泡后放置在阳光下暴晒脱色，得到甲壳素成品；提取蛋白质粉体时，通过冰冻再解冻这一物理过程，从碱处理液中分离出蛋白质。提取虾青素成品时，采用木瓜蛋白酶降解，然后通过乙醇萃取获得虾青素。本发明对虾壳的原料利用率高，耗酸耗碱少，有机溶剂用量少，并且，虾壳中各种有用物质分离彻底，所得产品纯度高。同时，本发明反应过程中没有废酸废碱和有害有机溶剂的排放，反应中产生的各种处理液都得到有效利用。

Description

从虾壳中提取甲壳素及其生物活性物质的低耗环保方法
技术领域
本发明涉及一种从利用虾壳制备甲壳素等生物活性物质的方法，尤其是涉及一种从虾壳中提取甲壳素及其生物活性物质的低耗环保方法。
背景技术
从虾壳或蟹壳中分离甲壳素、蛋白质和虾青素等生物活性物质。一般采用酸、碱液等化学品进行处理而获得。如申请号为02122565.6的中国专利公开的一种用鲜虾壳生产甲壳素、虾青素和蛋白质的方法，其通过有机溶剂和有机酸、碱浸泡来分离碳酸钙和蛋白质和甲壳素等生物活性物质，虽然采用该方法可以获得多种生物活性物质。但其反应过程中反应效率较低并且分离不彻底，因此所得到的甲壳素、虾青素和蛋白质等生物活性物质的纯度不高。同时反应过程中有机溶剂有一定毒性且用量较大，耗酸耗碱大，因此生产成本较高，对环境污染严重。
另外，现有工厂在大批量生产上述生物活性物质时，由于受生产进度的限制，原料特别容易积压。为了不让原料腐败、变质，现在大都采用冷冻储存来保鲜。但冷冻储存耗能并且保鲜效果有限，使用冷冻储存过的虾壳，最终会影响了成品的质量。
发明内容
本发明主要是解决现有虾(蟹)壳制备甲壳素等生物活性物质时所存在的虾壳的利用率低、产品纯度不高、生产成本高等的技术问题。
本发明同时还解决了现有虾壳保鲜难、储存难等的技术问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：该方法包括以下步骤：
(1)将新鲜虾壳洗涤并沥干后，置于微波炉中，控制温度为80℃，加热10-15分钟；
(2)将虾壳破碎成30-50mm2的小块，按料液重量比为1∶10-15的比例置于浓度为5-10％的NaOH溶液中煮1-2小时后过滤，得到碱处理液和脱蛋白的虾壳体，将虾壳体用清水冲洗至中性并甩干；
(3)将上述脱蛋白后的虾壳体按料液重量比为1∶12的比例浸入2mol/LHCl溶液中浸泡24小时后过滤，得到酸处理液和脱钙的虾壳体，将虾壳体用清水冲洗至中性并甩干；
(4)将上述脱钙的虾壳体用步骤(2)所述的工艺重复处理一次，得到碱处理液和甩干的虾壳体，然后将虾壳体按料液重量比为1∶12的比例置于1mol/L HCL溶液中，浸泡24小时后过滤，得到二次酸处理液和甲壳素粗品，将甲壳素粗品用清水冲洗至中性并甩干；
(5)将甲壳素粗品放置在阳光下暴晒6-8小时脱色，得到白色片状的甲壳素成品；
(6)合并步骤(2)、(4)中碱处理液，往该碱处理液中慢慢兑入2mol/LHCl溶液，并搅拌混合，调至该混合液的PH值为5-6时，将此混合液冰冻6-8小时后取出，解冻后吸出上清液，得到蛋白质沉淀，用清水洗涤，然后于60℃鼓风干燥，得蛋白质粉体；
(7)往步骤(6)所述的上清液中慢慢兑入2mol/L HCl溶液，调至该混合液PH值为2时，过120目滤网，得到含虾青素的混合物，用浓度为5％NaOH溶液调整该混合物PH值为4.8-5.5，然后加入其总重0.9-1.5％的木瓜蛋白酶，恒温45℃水解2-4小时后，将水解液于70℃真空干燥，最后用乙醇萃取，即得虾青素成品；
(8)将步骤(3)的酸处理液与Na2CO3混合，得到CaCO3沉淀物，过滤，将CaCO3沉淀物放入烘箱中于105℃干燥，得食品级CaCO3粉体，将滤液浓缩，得到工业级的NaCL。
将步骤(4)中二次酸处理液收集备用，以便用于下一批次的虾壳脱钙处理工艺中。
在本发明中，原料采用微波干燥技术进行处理。由于微波处理时间短，效率高，对原料的结构成分无影响，经微波处理的虾壳，其保鲜度高，存放时间长，因此可大批量的满足生产需要。并且经微波处理过的虾壳具有利用率高、各种生物活性物质分离容易、耗酸耗碱少等特点，因此可制得高质量，相对高分子量的甲壳素。并且，本发明采用NaOH溶液两次水煮虾壳来脱蛋白，具有时间快、杂质消化彻底等优点，并且本发明利用HCl溶液脱钙时，先用2mol/L HCl溶液脱钙，再用1mol/L HCl脱钙，通过递减溶液的溶度，可让虾壳的脱钙反应更加彻底。并且与现有工艺相比(仅一次脱蛋白、脱钙，并且HCL溶液溶度不变)，大大减少了强酸对甲壳素分子链的降解。另外，本发明利用日光暴晒脱色，无须消耗能源，且脱色效果好，同时避免了传统方法中采用高锰酸钾等强氧化剂对糖苷键的破坏，最终得到的甲壳素颜色雪白，相对分子量高。
提取蛋白质粉体时，本发明采用效果好且环保的物理分离方法，通过冰冻再解冻这一物理过程，可从碱处理液中分离出高纯度的蛋白质，
提取虾青素成品时，本发明采用木瓜蛋白酶降解，以让残留的蛋白质和脂类分解，然后通过乙醇萃取，可彻底分离虾青素混合物中的虾青素、蛋白质、脂类等，从而获得高纯度的虾青素。
另外，本发明在各过滤步骤和洗涤步骤中，增加一道甩干的步骤，以脱去虾壳体上残留的处理液，这样可减少下一工序处理液的损耗量，进一步提高生产效率，降低生产成本，同时利于环保。
由此可见，与现有技术相比，本发明对虾(蟹)壳的原料利用率高，耗酸耗碱少，有机溶剂用量少，并且，虾壳中各种有用物质分离彻底，所得产品纯度高。同时，本发明反应过程中没有废酸废碱和有害有机溶剂的排放，反应中产生的各种处理液都得到有效利用，因此特别绿色环保。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：将新鲜虾壳洗涤并沥干后，置于微波炉中，控制温度为80℃，加热10分钟后将虾壳破碎成小块，按料液重量比为1∶10的比例置于浓度为5％的NaOH溶液中煮2小时，过滤，得到碱处理液和脱蛋白的虾壳体，将虾壳体用清水冲洗至中性并甩干后，按料液重量比为1∶12的比例浸入2mol/LHCl溶液中浸泡24小时，然后过滤并甩干，得到酸处理液和脱钙的虾壳体，将上述脱钙的虾壳体按料液重量比为1∶10的比例用5％的NaOH溶液再处理一次，经过滤后得到碱处理液和虾壳体，然后将虾壳体清洗、甩干后按料液重量比为1∶12的比例置于1mol/L HCL溶液溶液中，浸泡24小时后过滤，得到甲壳素粗品，将甲壳素粗品用清水冲洗至中性并甩干；将甲壳素粗品放置在阳光下暴晒6小时脱色，得到白色片状的甲壳素成品；合并上述碱处理液，往该碱处理液中慢慢兑入2mol/L HCl溶液，并搅拌混合，调至该混合液的PH值为5-6时，将此混合液冰冻6小时后取出，解冻后吸出上清液，得到蛋白质沉淀，用清水洗涤，然后于60℃鼓风干燥，得蛋白质粉体；往上清液中慢慢兑入2mol/L HCl溶液，调至该混合液PH值为2时，过120目滤网，得到含虾青素的混合物，用浓度为5％NaOH溶液调整该混合物PH值为4.8-5.5，然后加入其总重1.5％的木瓜蛋白酶，于45℃水解2小时后，将其于70℃真空干燥，再用乙醇萃取，即得虾青素成品；将酸处理液与Na2CO3混合，生成CaCO3沉淀，分离沉淀，放入烘箱中于105℃干燥，得食品级CaCO3粉体。
实施例2：将新鲜虾壳洗涤并沥干后，置于微波炉中，控制温度为80℃，加热15分钟后将虾壳破碎成小块，按料液重量比为1∶15的比例置于浓度为8％的NaOH溶液中煮2小时，过滤，得到碱处理液和脱蛋白的虾壳体，将虾壳体用清水冲洗至中性并甩干后，按料液重量比为1∶12的比例浸入2mol/LHCl溶液中浸泡24小时，然后过滤并甩干，得到酸处理液和脱钙的虾壳体，将上述脱钙的虾壳体按料液重量比为1∶15的比例用8％的NaOH溶液再处理一次，经过滤后得到碱处理液和虾壳体，然后将虾壳体清洗、甩干后按料液重量比为1∶12的比例置于1mol/L HCL溶液溶液中，浸泡24小时后过滤，得到甲壳素粗品，将甲壳素粗品用清水冲洗至中性并甩干；将甲壳素粗品放置在阳光下暴晒7小时脱色，得到白色片状的甲壳素成品；合并上述碱处理液，往该碱处理液中慢慢兑入2mol/L HCl溶液，并搅拌混合，调至该混合液的PH值为5-6时，将此混合液冰冻8小时后取出，解冻后吸出上清液，得到蛋白质沉淀，用清水洗涤，然后于60℃鼓风干燥，得蛋白质粉体；往上清液中慢慢兑入2mol/L HCl溶液，调至该混合液PH值为2时，得到含虾青素的混合物，过120目滤网，用浓度为5％NaOH溶液调整该混合物PH值为4.8-5.5，然后加入其总重0.9％的木瓜蛋白酶，于45℃水解4小时后，将其于70℃真空干燥，再用乙醇萃取，即得虾青素成品；将酸处理液与Na2CO3混合，生成CaCO3沉淀，分离沉淀，放入烘箱中于105℃干燥，得食品级CaCO3粉体。
实施例3：将新鲜虾壳洗涤并沥干后，置于微波炉中，控制温度为80℃，加热12分钟后将虾壳破碎成小块，按料液重量比为1∶12的比例置于浓度为10％的NaOH溶液中煮2小时，过滤，得到碱处理液和脱蛋白的虾壳体，将虾壳体用清水冲洗至中性并甩干后，按料液重量比为1∶12的比例浸入2mol/LHCl溶液中浸泡24小时，然后过滤并甩干，得到酸处理液和脱钙的虾壳体，将上述脱钙的虾壳体按料液重量比为1∶12的比例用10％的NaOH溶液再处理一次，经过滤后得到碱处理液和虾壳体，然后将虾壳体清洗、甩干后按料液重量比为1∶12的比例置于1mol/L HCL溶液溶液中，浸泡24小时后过滤，得到甲壳素粗品，将甲壳素粗品用清水冲洗至中性并甩干；将甲壳素粗品放置在阳光下暴晒8小时脱色，得到白色片状的甲壳素成品；合并上述碱处理液，往该碱处理液中慢慢兑入2mol/L HCl溶液，并搅拌混合，调至该混合液的PH值为5-6时，将此混合液冰冻7小时后取出，解冻后吸出上清液，得到蛋白质沉淀，用清水洗涤，然后于60℃鼓风干燥，得蛋白质粉体；往上清液中慢慢兑入2mol/L HCl溶液，调至该混合液PH值为2时，得到含虾青素的混合物，过120目滤网，用浓度为5％NaOH溶液调整该混合物PH值为4.8-5.5，然后加入其总重1.2％的木瓜蛋白酶，于45℃水解3小时后，将其于70℃真空干燥，再用乙醇萃取，即得虾青素成品；将酸处理液与Na2CO3混合，生成CaCO3沉淀，分离沉淀，放入烘箱中于105℃干燥，得食品级CaCO3粉体。

Claims (1)

1.一种从虾壳中提取甲壳素及其生物活性物质的低耗环保方法，其特征是在该方法包括以下步骤：
(1)将新鲜虾壳洗涤并沥干后，置于微波炉中，控制温度为80℃，加热10-15分钟；
(2)将虾壳破碎成小块，按料液重量比为1∶10-15的比例置于浓度为5-10％的NaOH溶液中煮1-2小时后过滤，得到碱处理液和脱蛋白的虾壳体，将虾壳体清洗并甩干；
(3)将上述脱蛋白后的虾壳体按料液重量比为1∶12的比例浸入2mol/LHCl溶液中浸泡24小时后过滤，得到酸处理液和脱钙的虾壳体，将虾壳体清洗并甩干；
(4)将上述脱钙的虾壳体用步骤(2)所述的工艺重复处理一次，得到碱处理液和甩干的虾壳体，然后将虾壳体按料液重量比为1∶12的比例置于1mol/L HCL溶液中，浸泡24小时后过滤，将得到的甲壳素粗品清洗并甩干；
(5)将甲壳素粗品放置在阳光下暴晒6-8小时脱色，得到白色片状的甲壳素成品；
(6)合并步骤(2)、(4)中碱处理液，往该碱处理液中慢慢兑入2mol/LHCl溶液，并搅拌混合，调至该混合液的PH值为5-6时，将此混合液冰冻6-8小时后取出，解冻后吸出上清液，得到蛋白质沉淀，清水洗涤，然后于60℃鼓风干燥，得蛋白质粉体；
(7)往步骤(6)所述的上清液中慢慢兑入2mol/L HCl溶液，调至该混合液PH值为2时，过120目滤网，得到含虾青素的混合物，用浓度为5％NaOH溶液调整该混合物PH值为4.8-5.5，然后加入其总重0.9-1.5％的木瓜蛋白酶，恒温45℃水解2-4小时后，将水解液于70℃真空干燥，最后用乙醇萃取，即得虾青素成品；
(8)将步骤(3)的酸处理液与Na2CO3混合，得到CaCO3沉淀物，过滤，将CaCO3沉淀物放入烘箱中于105℃干燥，得食品级CaCO3粉体。
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