CN103283930B

CN103283930B - 一种综合利用南极磷虾壳的方法

Info

Publication number: CN103283930B
Application number: CN201310198804.2A
Authority: CN
Inventors: 夏文水; 姜启兴; 李姝婧; 刘建君; 于沛沛; 刘富俊; 许艳顺; 许学勤; 许兆滨
Original assignee: LIAONING PROVINCE DALIAN OCEAN FISHERY GROUP OF Corp; Jiangnan University
Current assignee: Liaoning Province Dalian Ocean Fishery Group of Corporations; Jiangnan University
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2033-05-24
Also published as: CN103283930A

Abstract

本发明公开了一种综合利用南极磷虾壳的方法，其以南极磷虾壳为原料，利用南极磷虾高活力的内源蛋白酶和外源碱性蛋白酶水解虾壳回收蛋白质与虾青素，残渣用于生产甲壳素的综合利用方法。其利用内源酶、外源酶综合对虾壳进行水解，有效增大蛋白质回收率，酶解产物经过滤后离心，滤过液经浓缩得到的浓缩蛋白或再经喷雾干燥得到可溶性蛋白粉，蛋白粉中蛋白质含量75%～85%。沉淀物经冷冻干燥得到富含虾青素的蛋白粉，蛋白质含量为50%～60%，虾青素含量为600～900mg/kg。结合南极磷虾自身内源蛋白酶活力高的特点，利用内源蛋白酶的酶解作用替代部分外源酶，使外源酶加入量减少了40%～50%，大大降低了成本。

Description

一种综合利用南极磷虾壳的方法

技术领域

本发明提供了一种用综合利用南极磷虾壳的方法，属于食品生物技术领域。

背景技术

南极磷虾隶属节肢动物们、甲壳纲、磷虾目，是地球上数量最大的单种生物资源。生活在南极海域的磷虾有7～8种，可供开发的南极磷虾一般指南极大磷虾（Euphausia superb）。磷虾在许多方面与众不同，是世界上资源最丰富的多细胞动物之一，也是至今发现分解蛋白质最强的酶生产者，是目前地球上海洋生物最大聚集的动物之一。南极磷虾作为地球上最大的单种生物资源之一，每年的捕获量相当于目前全世界每年鱼类和甲壳类渔获量的总和，被认为是我们这颗星球上最大也是最后一个动物蛋白库。南极磷虾资源作为一种战略性的丰富资源，将是未来各国的开发利用的热点。我国对南极磷虾的研究和开发尚处于起步阶段，必须加快步伐。

虾的加工作为重要的海洋工业，加工过程中会产生大量的废弃物。随着世界人口的增加和资源的减少，国际上对资源的再利用极为重视。加工后的废弃物主要包括虾头和虾壳，其中所含的虾油、虾青素、甲壳素及蛋白质可以通过再加工实现加工废弃物的综合利用。目前国内外除将下脚料直接用做饲料外主要用于甲壳素的加工。但是目前国内甲壳素的加工主要是用化学法，酸碱用量大，蛋白质通常不进行回收利用，造成资源浪费，且易引起严重的环境污染；另外由于强酸强碱的高温剧烈化学反应使甲壳素产品质量不高、波动也较大。国内外以前主要是采用碱法回收蛋白质，蛋白质得率低，且受到破坏，营养价值低，只能作为普通或低档饲料；近年来，国内外相继报道了采用生物酶法来回收蛋白质，采用生物酶法回收蛋白质反应条件温和，对蛋白质及甲壳素的质量影响小，生产过程安全，对环境污染少。

南极磷虾的消化***独特，其体内拥有功能强大的能够降解各种蛋白质和多糖的酶***。南极磷虾蛋白酶中，由于其外切酶和内切酶比例适宜，可以快速、完全地降解各种蛋白质。另外，南极磷虾内源蛋白酶的一个显著特性是在0°C以下仍然能够水解蛋白，这虽不利于磷虾的冻藏，但对磷虾产品的加工具有价值。因此可以利用南极磷虾内源蛋白酶对其下脚料蛋白质酶解，回收下脚料中的蛋白。

如上所述，研究南极磷虾加工废弃物综合利用，利用酶法代替碱法脱蛋白，提高了蛋白回收量改善蛋白特性，大大减少了后续甲壳素加工过程中的酸碱用量，降低了对环境的污染。利用南极磷虾内院蛋白酶替代部分外源酶，大大降低了生产成本，同时为解决南极磷虾加工后的废弃物的综合利用提供出路和切实可行的方法，具有显著的社会与环境效益，必将具有广阔的推广应用前景。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有综合利用南极磷虾壳的方法中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明一个目的是提出一种综合利用南极磷虾壳的方法，以冻藏技术保鲜的南极磷虾壳为原料，通过内源蛋白酶和碱性蛋白酶依次酶解作用，回收蛋白质，其残渣用于生产甲壳素的综合利用方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种综合利用南极磷虾壳的方法，以南极磷虾壳为原料，经酶水解、过滤、离心处理后，离心上清液经真空浓缩、喷雾干燥，制得可溶性蛋白粉，离心沉淀经冷冻干燥得到富含虾青素的蛋白粉；其中，所述酶水解包括内源酶水解和外源酶水解，所述内源酶水解是向南极磷虾壳中按照虾壳与水质量比为1:4～6加水，利用自身内源酶在50°C～60℃下避光搅拌反应1h～2h；所述外源酶水解是在内源酶水解结束后，调节pH8.0～8.5，加入Alcalase2.4L碱性蛋白酶，加酶量为1500U/g～3000U/g蛋白质，在50℃～60℃下避光搅拌反应1.5h～2.5h；所述过滤是外源酶水解结束后酶解液经60目～100目滤网过滤，得到滤液和滤渣；所述离心是滤液经3000r/min～5000r/min离心15min，将上清液与沉淀物分离；所述真空浓缩是将离心上清液真空浓缩至可溶性固形物含量30%～35%备用；所述喷雾干燥是将浓缩后的上清液进行喷雾干燥，进风温度170°C～180℃，出风温度80℃，得到蛋白质含量为75%～85%的蛋白粉；所述冷冻干燥是将离心沉淀物冷冻干燥，得到富含虾青素的蛋白粉，其中蛋白质含量为50%～60%，虾青素含量为600～900mg/kg。

作为本发明所述综合利用南极磷虾壳的方法的一种优选方案，其中：所述原料采用冷冻的南极磷虾，经解冻，于采肉机上采肉三次后，剩余的残渣即为南极磷虾壳，粗蛋白质含量10%左右。

本发明提供了一种综合利用南极磷虾壳的方法，通过南极磷虾内源蛋白酶与碱性蛋白酶的依次作用，高效回收南极磷虾壳中的蛋白质，并使甲壳素、蛋白质和虾青素同时得到回收利用，提高了资源的利用率，提高了产品的附加值，同时在酶解过程中大大降低碱性蛋白酶的用量从而减少成本，增加了经济效益。利用酶解反应，条件温和，生产的蛋白质品质高，得到富含虾青素的蛋白质，可用作调味品或特种鱼饲料。南极磷虾个体小，减少了破碎工艺，得到的甲壳素品质高、质量稳定，促进了甲壳素工业的技术改造和技术水平的提高。对南极磷虾加工下脚料的综合利用，不仅能充分利用资源、减少环境污染，还能用来开发新型食品，创造出巨大的经济效益，带动整个产业向前发展，延伸产业链，实现经济的可持续发展。

附图说明

图1一个实施例中综合利用南极磷虾壳工艺流程框图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明所述方法进行详细说明。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1

原料采用冻藏的南极磷虾壳，将虾壳按虾壳/水质量比1:4加入水，加热到50℃，保温，避光搅拌反应2h。调节pH8.0，加入碱性蛋白酶进行酶解，用量按酶活计为3000U/g蛋白质，避光搅拌反应1.5h，反应结束后用60目滤网过滤。滤液于4000rpm离心15min，将上清液与沉淀物分离。上清液真空浓缩，浓缩到可溶性固形物为35%进行喷雾干燥，得到蛋白粉，蛋白质含量为85%。离心沉淀物冷冻干燥，得到富含虾青素的蛋白粉,其中蛋白质含量为50%，虾青素含量为900mg/kg。过滤后剩余的残渣用于制备甲壳素。

实施例2

原料采用冻藏的南极磷虾壳，将南极磷虾壳按南极磷虾壳/水质量比1:6加入水，加热到60℃，保温，避光搅拌反应1.5h。调节pH8.0，加入碱性蛋白酶进行酶解，用量按酶活计为1500U/g蛋白质，避光搅拌反应2.5h，反应结束后用60目滤网过滤，将酶解液在5000rpm的条件下离心15min，将上清液与沉淀物分离。上清液真空浓缩，浓缩到可溶性固形物为32%进行喷雾干燥，得到蛋白粉，蛋白质含量为82%。离心沉淀物冷冻干燥，得到富含虾青素的蛋白粉,其中蛋白质含量为55%，虾青素含量为750mg/kg。过滤后剩余的残渣用于制备甲壳素。

实施例3

原料采用冻藏的南极磷虾加工下脚料，将下脚料按下脚料/水质量比1:5加入水，加热到55℃，保温，避光搅拌反应1h。调节pH8.5，加入碱性蛋白酶进行酶解，用量按酶活计为2000U/g蛋白质，避光搅拌反应2h，反应结束后用60目滤网过滤。滤液在3000rpm的条件下离心15min，将上清液与沉淀物分离。上清液真空浓缩，浓缩到可溶性固形物为30%进行喷雾干燥，得到蛋白粉，蛋白质含量为75%。离心沉淀物冷冻干燥，得到富含虾青素的蛋白粉,其中蛋白质含量为60%，虾青素含量为600mg/kg。其他操作同实施例1。过滤后剩余的残渣用于制备甲壳素。

综合实施例1～3，本发明将经冷冻保藏技术保鲜的南极磷虾壳，加入一定比例的水，利用自身内源蛋白酶水解后，再加入碱性蛋白酶水解，滤过液经浓缩、喷雾干燥后得到富含虾青素的蛋白粉，回收蛋白质后的残渣用于生产甲壳素，污水经处理后达到排放要求，所述方法包括如下步骤：

（1）原料：加工原料经冷冻保藏技术保鲜的南极磷虾加工下脚料；

（2）加水：向南极磷虾加工下脚料加入水，虾加工下脚料与水的质量比为1:4～6；

（3）蛋白酶水解：利用南极磷虾自身高效的蛋白酶水解***，在50～60℃下避光搅拌反应1～2h后，调节pH8.0～8.5，加入碱性蛋白酶，加酶量为1500～3000U/g蛋白质，在50～60℃下避光搅拌反应1.5～2.5h；

（4）过滤：酶解液经60～100目滤网过滤；

（5）离心：3000～5000rpm离心15min，将上清液与沉淀物分离；

（6）喷雾干燥：滤过液采用真空浓缩，浓缩到可溶性固形物30%～35%，进行喷雾干燥，蛋白质含量为75%～85%的蛋白粉；

（7）冷冻干燥：将沉淀物冷冻干燥，得到富含虾青素的蛋白粉,蛋白质含量为50%～60%，虾青素含量为600～900mg/kg；

（8）残渣处理：过滤后所得残渣用于生产甲壳素。

本发明利用内源酶、外源酶综合对虾壳进行水解，有效增大蛋白质回收率，酶解产物经过滤后离心，滤过液经浓缩得到的浓缩蛋白或再经喷雾干燥得到可溶性蛋白粉，蛋白粉中蛋白质含量75～85%。沉淀物经冷冻干燥得到富含虾青素的蛋白粉，其中蛋白质含量为50%～60%，虾青素含量为600～900mg/kg。结合南极磷虾自身内源蛋白酶活力高的特点，利用内源蛋白酶的酶解作用替代部分外源酶，使外源酶加入量减少了40～50%，大大降低了成本。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种综合利用南极磷虾壳的方法，其特征在于：以南极磷虾壳为原料，经酶水解、过滤、离心处理后，离心上清液经真空浓缩、喷雾干燥，制得可溶性蛋白粉，离心沉淀经冷冻干燥得到富含虾青素的蛋白粉；其中，

所述酶水解包括内源酶水解和外源酶水解，所述内源酶水解是向南极磷虾壳中按照虾壳与水质量比为1:4～6加水，利用自身内源酶在50°C～60℃下避光搅拌反应1h～2h；所述外源酶水解是在内源酶水解结束后，调节pH8.0～8.5，加入Alcalase2.4L碱性蛋白酶，加酶量为1500U/g～3000U/g蛋白质，在50℃～60℃下避光搅拌反应1.5h～2.5h；

所述过滤是外源酶水解结束后酶解液经60目～100目滤网过滤，得到滤液和滤渣；

所述离心是滤液经3000r/min～5000r/min离心15min，将上清液与沉淀物分离；

所述真空浓缩是将离心上清液真空浓缩至可溶性固形物含量30%～35%备用；

所述喷雾干燥是将浓缩后的上清液进行喷雾干燥，进风温度170°C～180℃，出风温度80℃，得到蛋白质含量为75%～85%的蛋白粉；

所述冷冻干燥是将离心沉淀物冷冻干燥，得到富含虾青素的蛋白粉,蛋白质含量为50%～60%，虾青素含量为600～900mg/kg。

2.根据权利要求1所述的综合利用南极磷虾壳的方法，其特征在于：所述原料采用冷冻的南极磷虾，经解冻，于采肉机上采肉三次后，剩余的残渣即为南极磷虾壳，粗蛋白质含量10%左右，冻藏备用。