CN102643368B - 一种从虾头及虾下脚料中同步提取牛磺酸和甲壳素及多肽的方法 - Google Patents
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Abstract
一种从虾头及虾下脚料中同步提取牛磺酸和甲壳素及多肽的方法，将虾头及下脚料初步粉碎后，采用超声波破碎，滤出肉浆料进入浸提工序制成浸提液，浸提液通过预过滤装置，从分离出的液体中得到虾头及下脚料中的活性锌和游离氨基酸；分离后的虾碎肉继续搅碎匀浆后水煮、过滤、去蛋白质、离心分离，清液通过树脂纯化、浓缩结晶即可得到高纯度的牛磺酸；采用酶解方式分解分离得到的虾肉浆和蛋白质，可得到含多肽的虾头及下脚料提取物；从滤出的壳中提取甲壳素。该提取方法属绿色生产工艺，极大程度保留了虾头及下脚料中的天然活性物质，产品不含有易致过敏的蛋白质，充分利用了虾资源，提高了虾在食品中的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种水产品深加工技术领域，特别是一种从虾头及虾下脚料中同步提取牛磺酸和甲壳素及多肽的方法。
背景技术
虾的营养价值很高，肉质鲜美细嫩，富含糖元、蛋白质、氨基酸、维生素、微量元素等成分，脂肪含量低，且多为不饱和脂肪酸，组织蛋白质的结构松软，容易消化吸收，尤其适合病人、老年人和儿童食用，但是有的人食用会产生过敏反应。随着我国虾产量的不断增加，生产的虾多数用于加工成无头虾仁，而占虾体重量30％—40％的虾头被剔除，其中大部分被用于生产饲料，大大降低了虾头的利用价值。虾头主要成分为甲壳质、虾脑、肝、卵巢、虾肉等，含有脑磷脂、卵磷脂、维生素、Ca、P、Fe、Zn以及蛋白质和脂肪等营养成分。因此，虾头综合利用是提高虾利用价值的唯一途径。目前，虾头综合利用的制品主要有虾脑油、虾黄酱、虾黄粉、虾精粉、虾香味素、甲壳素及衍生物等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种从虾头及虾下脚料中同步提取牛磺酸和甲壳素及多肽的方法。是虾资源的充分利用，提高了虾头及虾下脚料在食品、医药等方面的应用价值。
本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种从虾头及虾下脚料中同步提取牛磺酸和甲壳素及多肽的方法，其特点是：
（1）提取游离活性物质：将经过初步粉碎后的虾头及虾下脚料放入容器中，加入1—3倍体积的纯水，用超声波破碎仪进行破碎，功率为80W—100W，时间为15min—25min，游离的活性锌和部分游离氨基酸被溶解到液体中；进入预过滤装置，滤出壳类物质；滤液经离心分离，沉淀物备用，取上清夜，将上清液减压浓缩、冷冻干燥，可得到游离活性锌和氨基酸的浓缩粉末；
（2）壳肉分离：步骤（1）中滤出的壳类物质经再次粉碎后，进入浸提工序，温度为40℃—50℃，搅拌器转速20r/min—30r/min，浸提0.5h—1h，制成浸提液，进入过滤装置，被滤除的壳类物质再回到浸提工序浸提，如此浸提三次，去除虾壳中的肉类，合并三次滤液备用；
（3）提取甲壳素：将步骤（2）中去除少量虾肉的虾壳烘干，过40目筛，加入浓度为 1mol/L的盐酸溶液，室温浸泡6h—10h脱除无机盐；然后过滤，滤渣用水洗至中性，再加入浓度为 1.0mol/L 的NaOH溶液室温浸泡6h—10h去除壳中少量蛋白质；然后过滤，滤渣用水洗至中性，再加入浓度为 1mol/L的盐酸浸泡4h—6h，过滤后的滤渣经水洗至中性，60℃烘干，得甲壳素成品；
（4）制备虾肉浆液：合并步骤（1）中的沉淀物与步骤（2）中的滤液，磨浆，制成料浆；
（5）提取牛磺酸：将步骤（4）所述料浆匀浆后，在60℃蒸煮1 h—2h，离心分离，取上清液；
沉淀物进行蒸煮提取：沉淀物加入1—3倍体积的纯水，60℃蒸煮0.5 h—1h，离心分离，取上清液；分离后的沉淀物再按上述方法重复蒸煮提取1次，取上清液，滤出的最终沉淀物备用；
将上述所有上清液合并；
（6）提纯牛磺酸：将步骤（5）所述的上清液减压浓缩，浓缩后的物料用盐酸调pH=3，离心分离，滤去酸性蛋白；上清液用NaOH溶液调pH=10，离心分离，滤去碱性蛋白；上清液进入离子交换设备，制成含牛磺酸的溶液，含牛磺酸的溶液经过结晶、干燥、包装等工序制成牛磺酸成品；
（7）制备多肽：以步骤（6）中所产出的酸性蛋白、碱性蛋白和步骤（5）中最终沉淀物为原料，加入2－3倍体积的纯水，通过加入盐酸溶液调节pH值至6.5－8.5，加热至45℃－55℃后加入中性或碱性蛋白酶，酶加入量为蛋白质量的5%－8%，温度保持在45℃－55℃，酶解时间为1.5h－2.5h；然后通过加入NaOH溶液调节pH值，使pH值稳定在6.5－8.5，酶解完成后加热至90℃－95℃，并保持10min，灭酶；
再用1mol/L的盐酸溶液将pH值调整至3.0－5.0，保持温度在45℃－55℃加入酸性蛋白酶，酶加入量为蛋白质量的5%－8%，酶解时间为1.5 h－2.5h，酶解完成后加热至90℃－95℃，并保持10min，灭酶；
将上述灭酶后的酶解液离心分离，取上清液，调节pH至6.0－7.0，然后减压蒸发浓缩，即得多肽浓缩液，将多肽浓缩液进行冷冻干燥即得粉末状的多肽产品。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，原料为干虾头及下脚料或者新鲜虾头及下脚料。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在步骤（1）中，所述的虾头及下脚料和纯水的体积比优选为1：2。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，步骤（3）中，提取甲壳素的条件是在烘干的虾壳内先加入盐酸溶液，反应温度60℃，时间8h；再加入NaOH溶液，反应温度 90℃，时间6h。
本发明与现有技术相比，其优点在于可以从一批虾头及虾下脚料中同时分离制备多种活性物质，通过超声波破碎作用提取高含量的氨基酸锌（活性锌），通过离子交换制备高纯度的天然牛磺酸，通过酶水解制备多肽和氨基酸，通过去除无机盐制备甲壳素，是虾资源的充分利用，提高了虾头及虾下脚料在食品、医药等方面的应用价值。
具体实施方式
一种从虾头及虾下脚料中同步提取牛磺酸和甲壳素及多肽的方法，
（1）提取游离活性物质：将经过初步粉碎后的虾头及虾下脚料放入容器中，加入1—3倍体积的纯水，用超声波破碎仪进行破碎，功率为80W—100W，时间为15min—25min，游离的活性锌和部分游离氨基酸被溶解到液体中；进入预过滤装置，滤出壳类物质；滤液经离心分离，沉淀物备用，取上清夜，将上清液减压浓缩、冷冻干燥，可得到游离活性锌和氨基酸的浓缩粉末；
（2）壳肉分离：步骤（1）中滤出的壳类物质经再次粉碎后，进入浸提工序，温度为40℃—50℃，搅拌器转速20r/min—30r/min，浸提0.5h—1h，制成浸提液，进入过滤装置，被滤除的壳类物质再回到浸提工序浸提，如此浸提三次，去除虾壳中的肉类，合并三次滤液备用；
（3）提取甲壳素：将步骤（2）中去除少量虾肉的虾壳烘干，过40目筛，加入浓度为 1mol/L的盐酸溶液，室温浸泡6h—10h脱除无机盐；然后过滤，滤渣用水洗至中性，再加入浓度为 1.0mol/L 的NaOH溶液室温浸泡6h—10h去除壳中少量蛋白质；然后过滤，滤渣用水洗至中性，再加入浓度为 1mol/L的盐酸浸泡4h—6h，过滤后的滤渣经水洗至中性，60℃烘干，得甲壳素成品；
（4）制备虾肉浆液：合并步骤（1）中的沉淀物与步骤（2）中的滤液，磨浆，制成料浆；
（5）提取牛磺酸：将步骤（4）所述料浆匀浆后，在60℃蒸煮1 h—2h，离心分离，取上清液；
沉淀物进行蒸煮提取：沉淀物加入1—3倍体积的纯水，60℃蒸煮0.5 h—1h，离心分离，取上清液；分离后的沉淀物再按上述方法重复蒸煮提取1次，取上清液，滤出的最终沉淀物备用；
将上述所有上清液合并；
（6）提纯牛磺酸：将步骤（5）所述的上清液减压浓缩，浓缩后的物料用盐酸调pH=3，离心分离，滤去酸性蛋白；上清液用NaOH溶液调pH=10，离心分离，滤去碱性蛋白；上清液进入离子交换设备，制成含牛磺酸的溶液，含牛磺酸的溶液经过结晶、干燥、包装等工序制成牛磺酸成品；
（7）制备多肽：以步骤（6）中所产出的酸性蛋白、碱性蛋白和步骤（5）中最终沉淀物为原料，加入2－3倍体积的纯水，通过加入盐酸溶液调节pH值至6.5－8.5，加热至45℃－55℃后加入中性或碱性蛋白酶，酶加入量为蛋白质量的5%－8%，温度保持在45℃－55℃，酶解时间为1.5 h－2.5h；然后通过加入NaOH溶液调节pH值，使pH值稳定在6.5－8.5，酶解完成后加热至90℃－95℃，并保持10min，灭酶；
再用1mol/L的盐酸溶液将pH值调整至3.0－5.0，保持温度在45℃－55℃加入酸性蛋白酶，酶加入量为蛋白质量的5%－8%，酶解时间为1.5 h－2.5h，酶解完成后加热至90℃－95℃，并保持10min，灭酶；
将上述灭酶后的酶解液离心分离，取上清液，调节pH至6.0－7.0，然后减压蒸发浓缩，即得多肽浓缩液，将多肽浓缩液进行冷冻干燥即得粉末状的多肽产品。
原料可以选择干虾头及下脚料或者新鲜虾头及下脚料。
在步骤（1）中，所述的虾头及下脚料和纯水的体积比优选为1：2。
步骤（3）中，提取甲壳素的条件是在烘干的虾壳内先加入盐酸溶液，反应温度60℃，时间8h；再加入NaOH溶液，反应温度 90℃，时间6h。
下面结合具体的实施例对本发明作进一步阐述，但实施例并不构成对本发明的限制。
（1）称取10kg鲜虾头及虾下脚料，初步粉碎，放入容器后加入20kg纯水后用超声波破碎仪进行破碎，功率为80W，时间为20min。过滤出壳，重复2次；将滤液离心分离，取上清液减压浓缩，然后在-30℃冷冻干燥，得到活性物质的粉末86.25g，其中含锌为40.02%，游离氨基酸25.83%。
（2）将滤出的壳再次粉碎，加入10kg纯水搅拌0.5h，过滤，滤出的壳类物再次加入10kg纯水搅拌0.5h，过滤，重复2次。
（3）去除虾肉的虾壳烘干，过40目筛，加1mol/L盐酸溶液室温浸泡8h（V壳：VHCl=1：2），脱除无机盐，过滤，滤渣水洗至中性，再加入浓度为 1.0mol/L NaOH溶液（V壳：VNaOH=1：2）室温浸泡8h去除壳中少量蛋白质，过滤，滤渣水洗至中性；加1mol/L盐酸溶液室温浸泡4h，过滤水洗至中性，60℃烘干，得无味、白色半透明的甲壳素固体。酸、碱滤液用于下一批壳的浸泡。
（4）合并步骤（1）中的沉淀物与步骤（2）中的滤液，磨浆，制成料浆，将匀浆后的料浆液控制在60℃蒸煮2h，然后离心分离，取上清液；沉淀中再加入30kg的纯水，60℃蒸煮0.5h，取上清液，重复2次，将上清液合并。将合并后的上清液减压浓缩，得浓缩液；用盐酸调pH=3，离心分离去酸性蛋白；上清液用NaOH溶液调pH=10，离心分离去碱性蛋白；将分离得到的清液用阳离子交换树脂进行提纯，用蒸馏水洗脱，收集牛磺酸部分的层析液。将层析液减压浓缩后，静置，得针状晶体，经重结晶和干燥处理后得到牛磺酸产品，纯度为99.9%。
（5）将离心得到的虾头及下脚料碎肉和步骤（4）中分离的蛋白质合并，加入20kg的纯水。调节pH至8.0，加热至50℃后加入胰蛋白酶，酶加入量为蛋白质量的7%（质量比），酶解时间为2h，温度保持在50℃，通过加入1mol/L的NaOH溶液调节pH，使之稳定在8.0左右，酶解完成后将酶解液加热至95℃，并保持10min，灭酶。用1mol/L的盐酸溶液将酶解液pH调整至3.0，保持温度在45℃加入酸性蛋白酶，酶加入量为虾头及下脚料蛋白质量的7%，酶解时间为2h，酶解完成后将酶解液加热至95℃，并保持10min，灭酶。将二步酶解液离心分离，取上清液，调节pH至6.0－7.0。然后减压蒸发浓缩，即得多肽浓缩液。将多肽浓缩液进行冷冻干燥即得粉末状的虾头及虾下脚料多肽产品。
Claims (4)
1.一种从虾头及虾下脚料中同步提取牛磺酸和甲壳素及多肽的方法，其特征在于：
（1）提取游离活性物质：将经过初步粉碎后的虾头及虾下脚料放入容器中，加入1—3倍体积的纯水，用超声波破碎仪进行破碎，功率为80W—100W，时间为15min—25min，游离的活性锌和部分游离氨基酸被溶解到液体中；进入预过滤装置，滤出壳类物质；滤液经离心分离，沉淀物备用，取上清夜，将上清液减压浓缩、冷冻干燥，可得到游离活性锌和氨基酸的浓缩粉末；
（2）壳肉分离：步骤（1）中滤出的壳类物质经再次粉碎后，进入浸提工序，温度为40℃—50℃，搅拌器转速20r/min—30r/min，浸提0.5h—1h，制成浸提液，进入过滤装置，被滤除的壳类物质再回到浸提工序浸提，如此浸提三次，去除虾壳中的肉类，合并三次滤液备用；
（3）提取甲壳素：将步骤（2）中去除少量虾肉的虾壳烘干，过40目筛，加入浓度为1mol/L的盐酸溶液，室温浸泡6h—10h脱除无机盐；然后过滤，滤渣用水洗至中性，再加入浓度为1.0mol/L的NaOH溶液室温浸泡6h—10h去除壳中少量蛋白质；然后过滤，滤渣用水洗至中性，再加入浓度为1mol/L的盐酸浸泡4h—6h，过滤后的滤渣经水洗至中性，60℃烘干，得甲壳素成品；
（4）制备虾肉浆液：合并步骤（1）中的沉淀物与步骤（2）中的滤液，磨浆，制成料浆；
（5）提取牛磺酸：将步骤（4）所述料浆匀浆后，在60℃蒸煮1h—2h，离心分离，取上清液；
沉淀物进行蒸煮提取：沉淀物加入1—3倍体积的纯水，60℃蒸煮0.5h—1h，离心分离，取上清液；分离后的沉淀物再按上述方法重复蒸煮提取1次，取上清液，滤出的最终沉淀物备用；
将上述所有上清液合并；
（6）提纯牛磺酸：将步骤（5）所述的上清液减压浓缩，浓缩后的物料用盐酸调pH=3，离心分离，滤去酸性蛋白；上清液用NaOH溶液调pH=10，离心分离，滤去碱性蛋白；上清液进入离子交换设备，制成含牛磺酸的溶液，含牛磺酸的溶液经过结晶、干燥、包装工序制成牛磺酸成品；
（7）制备多肽：以步骤（6）中所产出的酸性蛋白、碱性蛋白和步骤（5）中最终沉淀物为原料，加入2－3倍体积的纯水，通过加入盐酸溶液调节pH值至6.5－8.5，加热至45℃－55℃后加入中性或碱性蛋白酶，酶加入量为蛋白质量的5%－8%，温度保持在45℃－55℃，酶解时间为1.5h－2.5h；然后通过加入NaOH溶液调节pH值，使pH值稳定在6.5－8.5，酶解完成后加热至90℃－95℃，并保持10min，灭酶；
再用1mol/L的盐酸溶液将pH值调整至3.0－5.0，保持温度在45℃－55℃加入酸性蛋白酶，酶加入量为蛋白质量的5%－8%，酶解时间为1.5h－2.5h，酶解完成后加热至90℃－95℃，并保持10min，灭酶；
将上述灭酶后的酶解液离心分离，取上清液，调节pH至6.0－7.0，然后减压蒸发浓缩，即得多肽浓缩液，将多肽浓缩液进行冷冻干燥即得粉末状的多肽产品。
2.根据权利要求1所述的从虾头及虾下脚料中同步提取牛磺酸和甲壳素及多肽的方法，其特征在于：原料为干虾头及下脚料或者新鲜虾头及下脚料。
3.根据权利要求1所述的从虾头及虾下脚料中同步提取牛磺酸和甲壳素及多肽的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的虾头及下脚料和纯水的体积比优选为1：2。
4.根据权利要求1所述的从虾头及虾下脚料中同步提取牛磺酸和甲壳素及多肽的方法，其特征在于：步骤（3）中，提取甲壳素的条件是在烘干的虾壳内先加入盐酸溶液，反应温度60℃，时间8h；再加入NaOH溶液，反应温度90℃，时间6h。
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