[發(fā)明專利]一種從蝦蟹副產(chǎn)物制備活性肽粉和甲殼素的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410036020.4
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN103755834A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史勁松;許正宏;孫達鋒;柳志強;叢威;戚善龍;張超;丁振中
• 申請（專利權(quán)）人: 揚州日興生物科技股份有限公司;江南大學(xué)
• 主分類號: C08B37/08
• 分類號: C08B37/08;C12P21/06
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務(wù)所 32106
• 代理人: 江平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物資源高效加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

甲殼素又叫幾丁質(zhì)、甲殼質(zhì)，廣泛存在于蝦蟹殼等甲殼動物的外殼及各種昆蟲的外殼、部分高等動物的軟骨以及真菌微生物細胞壁中，是地球上最為豐富的生物質(zhì)資源之一。甲殼素是一種重要的天然高分子多糖聚合物，經(jīng)脫乙酰基后的產(chǎn)物被稱為殼聚糖。甲殼素和殼聚糖在食品、化工、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。

目前用蝦蟹殼制備甲殼素已形成龐大的產(chǎn)業(yè)，但甲殼素的初加工階段污染大，在很多地方對生態(tài)環(huán)境已產(chǎn)生嚴重的影響，為此，開展甲殼素的節(jié)能減排、綠色制造的技術(shù)升級是甲殼素、殼聚糖產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的先決條件。

??甲殼素的傳統(tǒng)工藝是酸堿法，一般采用高濃度（10～12%）鹽酸溶液去除甲殼動物殼中的鈣、磷等礦物質(zhì)，再用水沖洗至中性，然后用氫氧化鈉溶液水解殼內(nèi)和殼上的蛋白質(zhì)等成分，最后脫水干燥而成甲殼素。這種酸堿處理工藝，盡管方法簡單、應(yīng)用性強，但是產(chǎn)生廢水量很大，特別是堿水中的蛋白質(zhì)無法有效回收，存在嚴重的環(huán)境污染。通常生產(chǎn)一噸甲殼素要投入2.5-2.8噸氫氧化鈉，8-9噸鹽酸，約350噸水，排放含強酸、強堿和有機質(zhì)的工業(yè)污水250噸左右。目前在甲殼素生產(chǎn)廢水的治理中，主要采用單純的末端治理方式，經(jīng)濟投入大，而且難以達到排污標準。

???因而通過創(chuàng)新甲殼素的生產(chǎn)工藝，從原料預(yù)處理環(huán)節(jié)入手，才能真正實現(xiàn)甲殼素生產(chǎn)的清潔化。蝦蟹殼附著大量的蛋白質(zhì)、脂肪，如能夠通過有效的回收使用，可以制備成為經(jīng)濟價值較大的飼料添加劑，而且能夠大大減少后續(xù)酸堿的投入，這是清潔生產(chǎn)的重要技術(shù)理念和必須堅持的原則。近年來產(chǎn)生了較多的生物回收工藝，基本是采用酶法進行生物質(zhì)的水解，但在實踐應(yīng)用方面效果較差，主要原因在于：（1）蝦蟹副產(chǎn)物中的有機質(zhì)有緊密結(jié)合型的和非緊密型的，生物酶法往往對其中的部分緊密結(jié)合的生物質(zhì)水解效果不好，直接導(dǎo)致回收效率不高；（2）酶的使用成本高，而且單一的酶制劑水解效果不好，需要使用復(fù)合酶。如對蛋白酶而言，其加入量一般是原料中蛋白的1%左右，而普通蛋白酶制劑，市場價格在150-250元/kg，其投入的成本顯然較大，如果不能有效降低酶制劑的用量，就難以使生物法得到有效應(yīng)用；（3）后續(xù)處理成本高，主要是水解液一般需要濃縮進行處理，投入的能耗較高，這也是生物法回收甲殼有機質(zhì)難以突破的瓶頸之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種無污染、低成本的從蝦蟹副產(chǎn)物制備活性肽粉和甲殼素的聯(lián)產(chǎn)方法。

本發(fā)明技術(shù)包括以下步驟：

1）采用輥式擠壓設(shè)備將去除砂石和雜物的新鮮的蝦蟹殼進行擠壓破碎，分別取得破碎的蝦蟹殼和被擠出的膏狀蛋白和脂肪組織；

2）以水浸沒破碎的蝦蟹殼，先在超聲頻率高于20000Hz的超聲波中提取處理0.5～1h，然后再加入蛋白酶進行一次酶解處理2～4?h；在酶解處理期間，間歇地開啟超聲頻率高于20000Hz的超聲波，每次5～10?min；酶解結(jié)束后，瀝出第一次酶解液；

3）在瀝去第一次酶解液的破碎的蝦蟹殼中再加入水至浸沒破碎的蝦蟹殼，再次加入蛋白酶進行二次酶解0.5～1h，在酶解處理期間，間歇地開啟超聲頻率高于20000Hz的超聲波，每次5～10?min；酶解期間，控制反應(yīng)體系溫度≤50℃；酶解結(jié)束后，瀝出第二次酶解液；

4）甲殼素制備：在瀝出第二次酶解液的蝦蟹殼中加入濃度為5～8?wt?%的氫氧化鈉或碳酸氫鈉水溶液洗滌至中性后，再加入酸進行脫鈣處理，再經(jīng)清洗、干燥后取得甲殼素；

5）活性肽粉制備：將擠壓破碎時擠出的膏狀蛋白和脂肪組織與第一次酶解液混合，在混合體系溫度為40～55℃的條件下進行酶解處理3～5h，酶解結(jié)束后，取溶液真空濃縮，再經(jīng)噴霧干燥制得活性肽粉。

本發(fā)明優(yōu)越性體現(xiàn)在：

1、通過高頻振蕩器產(chǎn)生的超聲波可以在溶液中傳播，并使液體流動而產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡，其瞬間破裂產(chǎn)生的空化效應(yīng)相對于上千個大氣壓力，能夠促進蝦蟹殼表面有機質(zhì)的剝離和破碎，促進酶解進程；采用超聲波-酶法輔助提取，有利于加速蛋白質(zhì)從甲殼素表面降解，提高生物脫蛋白的效果。

2、采用二次酶解，加強生物脫蛋白的效果，并將二次酶解液回用，再提高蛋白酶利用率的同時，也進一步增加了水解液中的多肽的濃度。

3、在甲殼素制備時，由于經(jīng)過二次酶解液的蝦蟹殼中有機質(zhì)已被大量去除，故加入的氫氧化鈉或碳酸氫鈉水溶液耗用量不大，而且堿液可多次使用。