CN105211616A - 一种对虾下脚料的综合利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水产品综合利用技术领域，具体公开了一种对虾下脚料的综合利用方法，即将自溶水解后的虾下脚料接种纳豆芽孢杆菌进行进一步的发酵，这样可将虾肉和虾壳充分分离，从而制备出纯度高的虾壳粉；同时，料液中前期自溶过程没有水解的蛋白也可充分水解，得到具有显著促免疫和生长的饲用活性肽；由于所采用的枯草芽孢杆菌纳豆亚种NT-6菌株是抗菌脂肽高产优良菌株，在发酵的同时可以产生大量的具有优良特性的抗菌脂肽，因而，利用此工艺不仅可以解决对虾下脚料综合利用中虾肉和虾壳难以分离的难题，还可以得到富含优质的抗菌脂肽和营养小肽复合饲用活性肽产品，可以显著降低生产成本，提高对虾下脚料的附加值，并实现无渣排放生产。

Description

一种对虾下脚料的综合利用方法

技术领域

本发明涉及水产品综合利用技术领域，更具体地，涉及一种对虾下脚料的综合利用方法。

背景技术

对虾是我国大宗水产品之一，养殖产量世界第一，而其加工产品销售主要以虾仁出口为主，因此加工过程中会产生包括无法加工利用的低值小虾、虾壳、虾足及虾头等下脚料（约占整虾30～40%），下脚料中含粗蛋白60%以上（干基），还含有丰富的虾青素、甲壳素和维生素B12等，营养价值高，因此对虾虾头、虾壳是一种优质的资源。但长期以来，我国对这部分资源没有进行有效利用，除少量被用于生产肥料或饲料之外，大部分被作为垃圾扔掉，这样不仅造成资源的严重浪费，而且污染环境；如何科学地综合全面开发利用对虾下脚料资源，提高其经济价值，已成为亟待解决的问题。目前，已有文献和专利报道，利用对虾下脚料提炼虾青素、甲壳素、氨基酸等高值化产品。但由于生产成本高、排放污染严重，广泛推广受到限制，寻找更易于推广、附加值高的对虾下脚料的综合利用新方法日益显得迫切。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种对虾下脚料的综合利用方法。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的：

一种对虾下脚料的综合利用方法，包括以下步骤：

S1.将鲜虾头粉碎，进行紫外照射后以5℃/30min的速率将温度升至40～65℃，保持2～4h；

S2.转至通气发酵罐中，添加辅料混合、灭菌后，按1～5%体积比接种浓度为10⁷～10⁸CFU/ml的枯草芽孢杆菌纳豆亚种NT-6开始发酵；

S3.结束发酵，过滤后分别获得滤液和滤渣，滤渣经水洗、干燥粉碎后获得纯净的虾壳粉；滤液经喷雾干燥后获得富含抗菌脂肽和营养小肽的复合型饲用活性肽；所述枯草芽孢杆菌纳豆亚种NT-6保存于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCCNO.8121，保藏时间为2013年9月3日。

对虾下脚料的利用一般是用来提取甲壳素、虾青素，而在提取这两种物质的时候，都需要将虾肉和虾壳分离，但工厂化生产中将两者分离时存在一定的困难，给实际生产带来阻碍；由于对虾的组织结构独特，内脏位于头部，其中含有丰富的内源性酶，由于这些内源酶的活性很高，在一定条件下会对下脚料中蛋白质产生降解作用，生成肽和氨基酸等，而产生自溶；有研究利用此原理借助内源性蛋白酶的自溶作用分离虾肉和虾壳，同时回收虾头和虾壳中的蛋白质成分。这种处理方法在生产中起到一定效果，但处理后的下脚料仍带有大量虾肉，同时回收的蛋白水解也不够充分。

本发明在现有技术的基础上做了进一步改进，即将自溶水解后的对虾下脚料接种枯草芽孢杆菌纳豆亚种进行进一步的发酵，这样可将虾肉和虾壳充分分离，从而制备出纯度高的虾壳粉；同时，料液中前期自溶过程没有水解的蛋白也可充分水解，得到具有显著促免疫和生长的饲用活性肽；由于所采用的枯草芽孢杆菌纳豆亚种NT-6菌株是抗菌脂肽高产优良菌株，在发酵的同时可以产生大量的具有优良特性的抗菌脂肽，因而，利用此工艺不仅可以解决对虾下脚料综合利用中虾肉和虾壳难以分离的难题，还可以得到富含优质的抗菌脂肽和营养小肽复合饲用活性肽产品。

本发明所用的发酵菌种是枯草芽孢杆菌纳豆亚种（Bacillussubtilissubsp.natto）NT-6菌株，保存于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCCNO.8121，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所；保藏日期为2013年9月3日。

另外，S1中的升温速率对虾壳和虾肉的分离有重要的影响，升温速率太高，内源性酶对虾肉的降解作用不够彻底，导致虾壳和虾肉分离不好；而升温速率太低，不仅起到充分的自溶，虾肉和虾壳粘连，还会影响后期枯草芽孢杆菌纳豆亚种对醪液的发酵，这里我们选择升温速率为5℃/30min。

前期的紫外照射以及升温处理是为了自溶，但是，考虑到后期枯草芽孢杆菌纳豆亚种的发酵，本发明在现有技术上进行了改进，优选地，本发明所述方法中，S1所述紫外照射的时间为10～20min。

优选地，S1中进行紫外照射后加入1～3%NaCl，调节pH值为7～8。

优选地，S2所述辅料S2所述辅料选自糖蜜或葡萄糖、谷氨酸钠、磷酸氢二钾、硫酸镁；具体地，所述辅料为0.5～2.0%糖蜜、0.1～0.5%磷酸氢二钾和0.1%硫酸镁。

后期发酵不仅仅是为了进一步分离虾肉和虾壳，还需要最大程度的获得富含抗菌脂肽和活性小肽的混合物，因此，这里需要对发酵工艺进行控制，优选地，S2所述发酵的工艺参数为：温度28～35℃，搅拌转速120～160r/min，通气量50～80m³/h，罐压0.10～0.12Mpa，0.3%消泡剂，培养时间30～48h。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种对虾下脚料的综合利用方法，即将自溶水解后的醪液接种枯草芽孢杆菌纳豆亚种进行进一步的发酵，这样可将虾肉和虾壳充分分离，从而制备出纯度高的虾壳粉；同时，料液中前期自溶过程没有水解的蛋白也可充分水解，得到具有显著促免疫和生长的饲用活性肽；由于所采用的枯草芽孢杆菌纳豆亚种NT-6菌株是抗菌脂肽高产优良菌株，在发酵的同时可以产生大量的具有优良特性的抗菌脂肽，因而，利用此工艺不仅可以解决对虾下脚料综合利用中虾肉和虾壳难以分离的难题，还可以得到富含优质的抗菌脂肽和营养小肽复合饲用活性肽产品，可以显著降低生产成本，提高对虾下脚料的附加值，并实现无渣排放生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的简单修改或替换，均属于本发明的范围；若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

枯草芽孢杆菌纳豆亚种NT-6的培养：

（1）种子培养基（g/L）：胰蛋白胨10.0g，酵母膏5.0g，NaCl5.0g，水1000mL，pH7.2。

（2）种子的扩大培养：枯草芽孢杆菌纳豆亚种NT-6菌株接种于种子培养基培养18h后（此时菌体浓度达10⁷～10⁸CFU/ml）。

实施例1

一种对虾下脚料的综合利用方法，具体包括以下步骤：

S1.将鲜虾头粉碎，于30W紫外灯进行紫外照射10min，放入保温罐，加入1倍体积的水，1%NaCl，调节pH值为7，以5℃/30min的速率将温度升至40℃，保持2h；

S2.转至通气发酵罐中，加入1倍体积的水，并添加0.5%（重量比）糖蜜、0.1%（重量比）磷酸氢二钾和0.1%（重量比）硫酸镁，调pH值为7，110℃保持10～15min灭菌，按1%体积比接种经扩大培养的枯草芽孢杆菌纳豆亚种NT-6，然后进行发酵培养，发酵参数为：温度30℃，搅拌转速120r/min，通气量55m³/h，罐压0.10Mpa，0.3%（重量比）消泡剂，培养时间32h。

S3.结束发酵，用滤网过滤后分别获得滤液和滤渣，滤渣经水洗、干燥粉碎后获得纯净的虾壳粉，可作为制备虾青素和壳聚糖的原料，滤液经喷雾干燥后获得富含抗菌脂肽和营养小肽的复合型饲用活性肽；这里喷雾干燥的工艺为：温度210℃、风机转速70转/s；赋形剂：多孔淀粉。

最终获得的虾壳粉的纯度为96%，抗菌脂肽的含量为1200mg/kg，活性小肽的含量为210g/kg。

实施例2

一种对虾下脚料的综合利用方法，具体包括以下步骤：

S1.将鲜虾头粉碎，于30W紫外灯进行紫外照射15min，放入保温罐，加入1倍体积的水，2%NaCl，调节pH值为7.5，以5℃/30min的速率将温度升至50℃，保持3h；

S2.转至通气发酵罐中，加入1.5倍体积的水，并添加1%（重量比）糖蜜、0.3%（重量比）磷酸氢二钾和0.1%（重量比）硫酸镁，调pH值为7.3，110℃保持10～15min灭菌，按3%体积比接种经扩大培养的枯草芽孢杆菌纳豆亚种NT-6，然后进行发酵培养，发酵参数为：温度32℃，搅拌转速140r/min，通气量65m³/h，罐压0.11Mpa，0.3%（重量比）消泡剂，培养时间40h。

S3.结束发酵，同滤网过滤后分别获得滤液和滤渣，滤渣经水洗、干燥粉碎后获得纯净的虾壳粉，可作为制备虾青素和壳聚糖的原料，滤液经喷雾干燥后获得富含抗菌脂肽和营养小肽的复合型饲用活性肽；这里喷雾干燥的工艺为：温度210℃、风机转速70转/s；赋形剂：多孔淀粉。

最终获得的虾壳粉的纯度为99%，抗菌小肽的含量为1500mg/kg，活性小肽的含量为250g/kg。

实施例3

一种对虾下脚料的综合利用方法，具体包括以下步骤：

S1.将鲜虾头粉碎，于30W紫外灯进行紫外照射20min，放入保温罐，加入1倍体积的水，3%NaCl，调节pH值为8，以5℃/30min的速率将温度升至65℃，保持4h；

S2.转至通气发酵罐中，加入2倍体积的水，并添加2%（重量比）糖蜜、0.5%（重量比）磷酸氢二钾和0.1%（重量比）硫酸镁，调pH值为7.5，110℃保持10～15min灭菌，按5%体积比接种经扩大培养的枯草芽孢杆菌纳豆亚种NT-6，然后进行发酵培养，发酵参数为：温度35℃，搅拌转速160r/min，通气量75m³/h，罐压0.10Mpa，0.3%（重量比）消泡剂，培养时间48h。

S3.结束发酵，同滤网过滤后分别获得滤液和滤渣，滤渣经水洗、干燥粉碎后获得纯净的虾壳粉，可作为制备虾青素和壳聚糖的原料，滤液经喷雾干燥后获得富含抗菌脂肽和营养小肽的复合型饲用活性肽；这里喷雾干燥的工艺为：温度210℃、风机转速70转/s；赋形剂：多孔淀粉。

最终获得的虾壳粉的纯度为97%，抗菌小肽的含量为1380mg/kg，活性小肽的含量为220g/kg。

对比例1

实验方法同实施例2，唯一不同的是，S1中升温速率为5℃/3min；对最终获得的产物进行分析，结果表明：所得虾壳粉的纯度为95%，抗菌小肽的含量为1300mg/kg，活性小肽的含量为200g/kg。

对比例2

实验方法同实施例2，唯一不同的是S1为：将鲜虾头粉碎，于30W紫外灯进行紫外照射30min，再用浓度为0.07M的NaCl浸泡，温度为50℃（每分钟升高5℃）的梯度温度，时间为40min。

对最终获得产物进行分析，结果表明：所得虾壳粉的纯度为96%，抗菌脂肽的含量为1330mg/kg，活性小肽的含量为215g/kg。

对比例3

实验方法同实施例2，唯一不同的是所用的发酵参数不同，本对比例中所用的发酵参数为：温度25℃，搅拌转速100r/min，通气量40m³/h，罐压0.08Mpa，0.2%消泡剂，培养时间28h，对最终获得产物进行分析，结果表明：所得虾壳粉的纯度为92%，抗菌脂肽的含量为680mg/kg，活性小肽的含量为160g/kg。

Claims (6)

1.一种对虾下脚料的综合利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将鲜虾头粉碎，进行紫外照射后以5℃/30min的速率将温度升至40～65℃，保持2～4h；

S2.转至通气发酵罐中，添加辅料混合、灭菌后，按1～5%体积比接种浓度为10⁷～10⁸CFU/ml的枯草芽孢杆菌纳豆亚种NT-6开始发酵；

S3.结束发酵，过滤后分别获得滤液和滤渣，滤渣经水洗、干燥粉碎后获得纯净的虾壳粉；滤液经喷雾干燥后获得富含抗菌脂肽和营养小肽的复合型饲用活性肽；所述枯草芽孢杆菌纳豆亚种NT-6保存于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCCNO.8121，保藏时间为2013年9月3日。

2.根据权利要求1所述对虾下脚料的综合利用方法，其特征在于，S1所述紫外照射的时间为10～20min。

3.根据权利要求1所述对虾下脚料的综合利用方法，其特征在于，S1中进行紫外照射后加入1～3%NaCl，调节pH值为7～8。

4.根据权利要求1所述对虾下脚料的综合利用方法，其特征在于，S2所述辅料选自糖蜜或葡萄糖、谷氨酸钠、磷酸氢二钾、硫酸镁。

5.根据权利要求4所述对虾下脚料的综合利用方法，其特征在于，所述辅料为0.5～2.0%糖蜜、0.1～0.5%磷酸氢二钾和0.1%硫酸镁。

6.根据权利要求1所述对虾下脚料的综合利用方法，其特征在于，S2所述发酵的工艺参数为：温度28～35℃，搅拌转速120～160r/min，通气量50～80m³/h，罐压0.10～0.12Mpa，0.3%消泡剂，培养时间30～48h。