CN101974106A - 利用柠檬酸发酵废渣提取甲壳素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用柠檬酸发酵废渣提取甲壳素的方法，其特征是：柠檬酸废渣→预处理→高压破壁→粗过滤→酸处理→碱处理→甲壳素→脱乙酰基→壳聚糖。有益效果：在高压破壁作用下，菌丝体可变得非常细小，可通过20～40目的网筛，而废渣中的固体杂质会被滤掉。细胞壁破坏以后，细胞壁内层部位的甲壳素变得易于提取，这样既提高了产品纯度，又提高了产品收率。实现大规模工业化生产。

Description

利用柠檬酸发酵废渣提取甲壳素的方法

技术领域

本发明涉及一种利用柠檬酸发酵废渣提取甲壳素的方法。

背景技术

壳聚糖及其衍生物可被广泛用于医药、化妆品、食品、化工、农业、生物技术、高分子材料等许多领域。当前市场上出售的壳聚糖源自甲壳素的提取物，甲壳素主要来自虾、蟹等的外壳，制备工艺成熟，已经工业化生产，但该工艺存在着原料产地及分散性、季节性、品质的差异性等许多固有的缺点，给甲壳素的提取带来了困难。真菌菌丝体是甲壳素的另一个重要来源。制药、酶制剂生产和柠檬酸生产过程中产生大量废菌丝体，这些菌丝体细胞壁中，一般含有20%-40%的甲壳素和壳聚糖，是一个重要资源。从菌丝体中提取的壳聚糖与用虾壳生产的壳聚糖相比非常接近，但其对金属离子（如 Cu、Hg）的吸附能力远大于虾壳来源的壳聚糖，特别适用于含重金属离子较多的废水;且用菌丝壳聚糖制成的食品保鲜剂的抗菌(对乳酸菌、枯草菌等）能力比虾壳来源的壳聚糖高1-2倍。在柠檬酸生产过程中，有大量的副产物废菌体产生，这些废菌体中含有较大比例的甲壳素。从各种微生物的甲壳素和壳聚糖含量来看，黑曲霉的甲壳素含量较高，柠檬酸发酵所用的菌株为黑曲霉，在以薯干为原料的发酵过程中，每生产1吨柠檬酸可产生 500Kg左右的干滤渣，其中含160Kg左右的干菌体，即在发酵液中菌丝体的含量为20g/L左右， 黑曲霉菌丝体中壳聚糖按20 %计，其壳聚糖产率可达到4.0g/L。由于甲壳素处于真菌细胞壁的内层部位，临近质膜。要想从菌丝体中取得甲壳素，首先是破壁。目前有采用化学破壁法从柠檬酸废渣中提取甲壳素。（1）具体工艺：柠檬酸废渣→预处理→干净菌体→酸处理→碱处理→双氧水脱色→甲壳素→脱乙酰基→壳聚糖。（2）其具体做法是：将柠檬酸废渣放入1%HCL溶液中沸水浴处理1h水洗至中性，离心脱去水。浸泡于15%NaoH溶液中，在沸水溶中处理1h，脱去蛋白质，再水洗至中性。离心脱水，加入双氧水脱色，得到甲壳素。甲壳素加入50%NaoH溶液中110℃煮沸脱乙酰基，水洗至中性70℃烘干，即得粘度为80mpa.s的壳聚糖产品。专利号（200410060983）公开了一种从柠檬酸废菌丝体中提取分离壳聚糖的方法，将柠檬酸生产过程中的副产物废菌丝体在胶体磨中处理1-1.5小时，将用胶体磨处理过的菌丝体，按1克菌丝体：2-5 mLNa₂HPO₄- NaH₂PO₄缓冲溶液的比例，置入0.2m pH6.0-8.0的Na₂HPO₄- NaH₂PO₄缓冲溶液中，加入枯草芽孢杆菌产生的中性蛋白酶，于50-55℃连续搅拌2~3小时，收集固形物，按1克固形物：2-5 mLTris-HCl缓冲溶液的比例，置入50mM pH6.0-8.5的Tris-HCl 缓冲溶液中，加入甲壳素脱乙酰酶，于50~55℃连续搅拌6?8小时，收集固形物，用10?30g/L 醋酸溶液提取壳聚糖，用NaOH调 pH 7.5?8.0沉淀，离心分离得壳聚糖，沉淀物用去离子水及75?95%乙醇洗涤，离心分离干燥后即得壳聚糖。

上述方法是利用酶制剂（蛋白酶和脱乙酰酶）提取壳聚糖的方法。其工艺比较复杂，会增加工业成本。用胶体磨处理废菌丝势必使废菌丝中的麸皮等杂质磨碎而变得难以去除；另外，脱乙酰酶难以买到工业品。使用的方法破壁不完全；粉碎粒度与粉碎的柠檬酸废渣里的麸皮和其它杂质粒度一致，无法过滤将其分离。无法实现工业化生产。 

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的不足，提供一种利用柠檬酸发酵废渣提取甲壳素的方法，采用高压破壁法从柠檬酸发酵废渣提取甲壳素，菌丝体可变得非常细小，可通过20-40目的网筛，同时将废渣中的固体杂质被滤掉，可以实现工业化生产。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种利用柠檬酸发酵废渣提取甲壳素的方法，其特征是：柠檬酸废渣→预处理→高压破壁→粗过滤→酸处理→碱处理→甲壳素→脱乙酰基→壳聚糖，具体步骤如下：

1）清洗柠檬酸发酵废渣，除杂质备用，

2）将备用的柠檬酸发酵废渣放入高压破壁罐中，加压至3kgf/cm²，并保持10-30min，使其压力均匀；然后在0-3秒突然使压力降至0kgf/cm²，使菌丝体细胞壁破裂，；

3）放出物料并进行20-40目粗过滤，除去杂质； 

4）除去固体杂质的滤液脱水后，用1%HCL浸泡1h，水洗至中性，离心脱水，得到甲壳素；

5）将甲壳素加到50%NaoH中搅拌均匀110℃加热2h后，水洗至中性，干燥即将壳聚糖。

有益效果：采用高压破壁法从柠檬酸发酵废渣提取甲壳素，如同传统的“爆米花”。在高压破壁作用下，菌丝体可变得非常细小，可通过20-40目的网筛，而废渣中的固体杂质会被滤掉。细胞壁破坏以后，细胞壁内层部位的甲壳素变得易于提取，这样既提高了产品纯度，又提高了产品收率。实现大规模工业化生产。

具体实施方式

以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式详述如下：一种利用柠檬酸发酵废渣提取甲壳素的方法，柠檬酸废渣→预处理→高压破壁→粗过滤→酸处理→碱处理→甲壳素→脱乙酰基→壳聚糖，具体步骤如下：

1）清洗柠檬酸发酵废渣，除杂质备用，

2）将备用的柠檬酸发酵废渣放入高压破壁罐中，加压至3kgf/cm²，并保持10-30min，使其压力均匀；然后在0-3秒突然使压力降至0kgf/cm²，使菌丝体细胞壁破裂，；

3）放出物料并进行20-40目粗过滤，除去杂质； 

4）除去固体杂质的滤液脱水后，用1%HCL浸泡1h，水洗至中性，离心脱水，得到甲壳素；

5）将甲壳素加到50%NaoH中搅拌均匀110℃加热2h后，水洗至中性，干燥即将壳聚糖。

所得壳聚糖粘度在85mpa·s以上，脱乙酰度在90%以上，灰份在0.30%以下。

对高压破壁罐的具体要求

（1）能耐10kgf/cm²以上的高压。

（2）材质为不锈钢，搪瓷罐也可。

（3）容量5-10T。

（4）能在0-3秒内降压至0kgf/cm²。

（5）应有较为安全的保护装置，以保证操作人员安全。

另需一台1m³的空压机，以加压用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种利用柠檬酸发酵废渣提取甲壳素的方法，其特征是：柠檬酸废渣→预处理→高压破壁→粗过滤→酸处理→碱处理→甲壳素→脱乙酰基→壳聚糖，具体步骤如下：

1）清洗柠檬酸发酵废渣，除杂质备用，

2）将备用的柠檬酸发酵废渣放入高压破壁罐中，加压至3kgf/cm²，并保持10-30min，使其压力均匀；然后在0-3秒突然使压力降至0kgf/cm²，使菌丝体细胞壁破裂，；

3）放出物料并进行20-40目粗过滤，除去杂质； 

4）除去固体杂质的滤液脱水后，用1%HCL浸泡1h，水洗至中性，离心脱水，得到甲壳素；

5）将甲壳素加到50%NaoH中搅拌均匀110℃加热2h后，水洗至中性，干燥即得壳聚糖。