[發明專利]利用生物法與化學法相結合的從蝦蟹殼提取甲殼素和蛋白質的方法

無效

• 申請號: 201310260521.6
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN104250311A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 劉占良;胡道亨;沈冬;傅鵬程;吳學強;劉戰征
• 申請（專利權）人: 杭州駝王科技有限公司;舟山市普陀新興醫藥化工有限公司
• 主分類號: C08B37/08
• 分類號: C08B37/08;C07K1/14
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技術領域

本發明涉及一種從蝦蟹殼提取甲殼素和蛋白質的方法。更具體地說，本發明涉及綜合利用乳酸菌發酵法、蛋白酶法、酸堿處理法等方法，從蝦蟹殼提取甲殼素，并回收可利用的蛋白質的方法。?

技術背景

甲殼素(Chitin)是自然界中唯一帶正電荷的天然高分子聚合物，學名為(1，4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖，分子式為：(C₈H₁₃NO₅)n。甲殼素的來源極為廣泛，主要存在于甲殼動物外殼、軟體動物內骨骼、昆蟲表皮、菌類及藻類等微生物的細胞壁中。每年地球上的生物合成量約為100億噸，是產量僅次于纖維素的第二大可再生資源，也是除蛋白質外數量最大的含氮天然有機高分子。甲殼素及其衍生物屬于性能獨特、組織相容性良好、可生物降解、符合環保要求的綠色材料，可廣泛應用于食品、日化、醫藥、化工、美容、保健、生物、農業、水處理、紡織等多個領域。目前在日本、歐美等地區，甲殼素及其衍生物在保健食品、生物醫藥、植物生長促進、日用化妝品等領域已形成穩定的產業，逐步開發出食品級、藥品級、試劑級等不同類型的產品，市場前景十分廣闊。?

全球行業分析公司(Global?Industry?Analysts，Inc.)預測，甲殼素的新應用領域將不斷開辟，會大力促進甲殼素/殼聚糖的市場需求。預計到2018年，全球甲殼素/殼聚糖市場將達到11.8萬噸。其中新增需求主要來自新的應用領域，尤其在亞太地區的新興市場。除了傳統的應用領域，如藥品、保健食品、化妝品和水處理等應用以外，亞太地區在農用化學品，如農藥、肥料、飼料等領域的應用需求的增加將進一步擴大甲殼素/殼聚糖市場。?

傳統上用來生產甲殼素的主要原料是水產加工廠廢棄的蝦殼和蟹殼，其甲殼素的含量一般在15％~40％，蛋白質含量為20％~40％，碳酸鈣含量為20％~50％。提取甲殼素的步驟一般包括脫碳酸鈣、脫蛋白質和脫色等。主要的甲殼素提取方法包括化學法(酸堿法)、蛋白酶法(包括中性蛋白酶和酸性蛋白酶法)和微生物發酵法。?

酸堿法是甲殼素提取的傳統工藝，主要包括：使用稀鹽酸溶液(1-10％)在室溫下脫鈣；使用氫氧化鈉稀溶液(1-10％)在高溫(85-100℃)下去除蛋白質和脂類物質；以及使用次氯酸鈉或乙醇溶液脫除色素的過程。酸堿法的工藝操作簡單方便、效率高，但能源和資源消耗較大，污染嚴重。目前我國企業所采用甲殼素提取工藝基本上仍然是傳統的酸堿法。每30-35噸蝦殼只能提取1噸甲殼素，而每生產1噸甲殼素卻會產生400～600噸含有高氯、鹽分以及高COD(廢蛋白)等的廢水。處理這些廢液難度大，成本高，?甚至達到甲殼素生產成本的5倍以上。同時，由于工藝過程中含有高濃度氯離子，作為副產品回收的蛋白質營養性差，只能作為廢棄物處理，不但造成資源浪費而且也增加了處理成本。?

蛋白酶法提取甲殼素主要采用了Alcalase酶、糜蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、胰蛋白酶等商業酶。蛋白酶法處理雖然大大降低了污染物的產生，減少了能耗，但卻存在耗時長、效率低、成本高、脫蛋白不充分等不足。?

微生物發酵法是以蝦蟹廢棄物為底料，利用微生物在生長繁殖過程中產生有機酸去除礦物質，產蛋白酶去除蛋白質，來完成脫鈣和脫蛋白的目的。相比傳統的酸堿法，微生物發酵法不僅反應條件溫和，耗能少，不會產生酸堿廢液，對環境友好，同時還可大量降低生產用水，其副產物也能被有效回收利用。微生物發酵產有機酸的速度與總量受到接種量、碳源及其濃度、原料在發酵液中的濃度、原料的外形大小以及發酵溫度等多重因素的影響。但是，微生物脫蛋白質的效率比較低，并且耗時長，理想狀態下36-144小時的蛋白去除率只能達到40％-88％，在生產上不利于大規模生產。?

隨著近年來政府對減排降耗、環境治理等方面所制定的明確任務和要求，中小型甲殼素生產企業面臨著巨大的生存壓力。生產工藝升級換代，采用清潔生產技術已經迫在眉睫。如何盡可能地減少酸堿用量、提高蛋白質的可回收性，是目前甲殼素生產企業急需解決的共性問題。?