CN103172763B - 小龙虾副产物中生物活性物质的一条龙提取方法 - Google Patents

小龙虾副产物中生物活性物质的一条龙提取方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及小龙虾副产物中生物活性物质的一条龙提取方法,属生物活性物质提取方法领域,本发明以水煮去仁后粉碎的虾壳和虾头为原料,依次进行酶解处理,其滤液经喷雾干燥得水解蛋白粉;其过滤固体进行有机酸浸提处理后,滤液经喷雾干燥得有机钙;其过滤固体加入乙醇进行处理后,滤液经旋转蒸发得虾青素粗品;最后,其过滤固体进行双氧水浸泡脱色处理,获得脱色的甲壳素,本发明一条龙提取方法,以水煮去仁后粉碎的虾壳和虾头为原料,以科学简捷的工艺路线,依次获得达到食用级标准的蛋白水解物、有机钙、虾青素、甲壳素产物,不仅缩短了生产周期,提高了生产效率,显著提高了产品附加值,而且生产过程为清洁生产,降低了废水排放和有利环境保护。

Description

小龙虾副产物中生物活性物质的一条龙提取方法
技术领域:
本发明涉及小龙虾副产物中生物活性物质的一条龙提取方法,属生物活性物质提取方法领域。
技术背景:
虾头和虾壳是小龙虾的主要副产物,占虾体重的70%~80%,含有丰富的蛋白质、钙、甲壳素以及其较为独特的虾青素。目前对小龙虾副产物的利用集中在提取甲壳素方向,传统的提取甲壳素的方法为酸碱法,一般先用4%~6%稀盐酸浸泡虾壳使得钙、镁等的碳酸盐变成盐酸盐溶于水中,因其主要成分是碳酸钙,故又叫脱钙反应。再利用蛋白质在碱中溶解快而甲壳素在碱中降解小的特点,使用8%~10%的稀碱煮沸以脱去蛋白质。由于虾壳中还含有少量的虾青素,使虾壳呈红色,用1%高锰酸钾和1%的亚硫酸氢钠浸泡脱色。经脱钙、脱蛋白和脱色以后的虾壳就是甲壳素。传统工艺中使用的HCl和NaOH对甲壳素分子链均有损害,且制备过程消耗的能量高、废弃物对环境污染严重。
目前,清洁生产越来越受到企业的重视,近年来不少学者探索使用酶解脱蛋白,有机酸脱钙的方法提取虾壳中蛋白质和钙,在传统工艺的基础上进行了改进。中国专利(CN1775816A)公开了一种从虾壳制备甲壳素环保低耗工艺及生物物质提取的方法,该方法的创新性在于使用柠檬酸和苹果酸的混合酸代替传统的HCl来提取虾壳中的钙,但是提取虾壳中蛋白质使用的仍然是NaOH。中国专利(CN1715255A)公开了一种用虾壳生产甲壳素、虾青素、蛋白质、钙粉和生物肥料的方法,该专利的创新性在于使用酶法代替传统的碱法提取虾壳中的蛋白质,但是仍使用HCl来提取虾壳中的钙。中国专利(CN1463988A)公开了一种用鲜虾壳生产甲壳素、虾青素和蛋白质的方法,该专利的创新性在于使用鲜虾壳为原料,同时用有机酸提取虾壳中的钙,但是仍使用传统的碱法提取蛋白质。以上各专利均在传统的生产工艺上有所改进,使生产上向清洁化发展,但是,在提取虾壳中蛋白质和钙时,均未彻底摆脱对强碱、强酸的依赖。
本发明针对传统工艺中使用强酸强碱对甲壳素分子结构有破坏作用,且废液污染环境,污水排放前处理成本高,及现有技术中使用干虾壳破坏大量虾青素,生产周期长,清洁生产实施不彻底等不足,提供一种简单有效的方法,即以水煮去仁后的湿虾壳为原料,把酶解提取蛋白质、有机酸提取有机钙、乙醇提取虾青素结合起来,应用到甲壳素生产工艺中,在提取虾头和虾壳中蛋白质、虾青素、钙和甲壳素这几种生物活性物质的同时做到清洁生产。
发明内容:
本发明的目的是提供一种小龙虾副产物中生物活性物质的一条龙提取方法,以安全的处理剂,科学简捷的工艺路线,高效无污染提取小龙虾副产物中多种生物活性物质。
一、本发明小龙虾副产物中生物活性物质的一条龙提取方法,其特征在于,该方法以水煮去仁后粉碎的虾壳和虾头为原料,在其水溶液中加碱性蛋白酶进行酶解处理,酶解处理后,进行一次过滤分离其液体和固体,其滤液经喷雾干燥得第一种活性物质水解蛋白粉;将一次过滤分离的固体物,加入水和有机酸进行有机钙浸提处理,有机钙浸提处理后,进行二次过滤分离液体和固体,其滤液经喷雾干燥得到第二种活性物质有机钙;将二次过滤后的固体物加入乙醇进行虾青素提取处理,虾青素提取处理后,进行三次过滤分离液体和固体,其滤液经旋转蒸发得到第三种生物活性物质虾青素粗品;将三次过滤分离的固体物加入双氧水浸泡进行甲壳素脱色处理,脱去残余色素的甲壳素,经水洗烘干即得到第四种活性物质甲壳素。
所述的酶解处理:使用碱性蛋白酶为酶解剂,采用恒温水浴振荡酶解,酶解结束后冰水浴灭酶。
所述有机钙浸提处理:使用柠檬酸、苹果酸、乳酸三种酸的混合酸为提取剂,混合酸的摩尔比为柠檬酸:苹果酸:乳酸=2:3:6,采用恒温水浴振荡提取的方式。
所述虾青素提取处理:使用乙醇为提取剂,采用恒温水浴振荡提取的方式。
所述甲壳素脱色处理:使用双氧水为脱色剂,采用恒温水浴振荡脱色的方式。
二、本发明提取方法的工艺步骤:
1、水煮去仁后的虾壳和虾头,沥去多余水分并用组织捣碎机捣碎至5-10mm备用。
2、于上述破碎后的虾壳和虾头中加入其质量2-10倍的水,加热至40-60℃,然后加入酶与底物比为1500-4000u/g的碱性蛋白酶,保持温度为40-60℃,恒温水浴振荡酶解2-5h。
3、酶解结束后,冰水浴冷却10-30min灭酶。
4、灭酶后,过滤分离液体和固体,滤液经喷雾干燥得水解蛋白粉。
5、固体水洗至中性,加入原料重量2-5倍的水、10%-40%混合酸(柠檬酸、苹果酸和乳酸按比例混合),混合酸的摩尔比为柠檬酸:苹果酸:乳酸=2:3:6。保持温度20-50℃,恒温水浴振荡2-6h提取钙。
6、提取结束后,过滤分离液体和固体,滤液经喷雾干燥得有机钙。
7、过滤后固体水洗至中性,加入原料重量2-6倍的乙醇,放入超声波洗涤池中超声处理10-30min,然后于20-40℃的水浴锅中,恒温振荡2-5h提取虾青素。
8、提取结束后,过滤分离液体和固体,滤液经旋转蒸发得虾青素粗品。旋蒸后的乙醇可以再次用于提取虾青素。
9、固体水洗后,加入原料重量2-5倍的双氧水,在30-60℃的水浴锅中,恒温振荡8-24h,脱去残余色素。
10、双氧水浸泡后的固体经水洗后烘干即为甲壳素。
本发明以小龙虾加工副产物为原料,综合采用酶解提取蛋白质,有机酸提取有机钙,乙醇提取虾青素,双氧水浸泡脱去残余色素的工艺方法,可以同时获得蛋白水解物、有机钙、虾青素、甲壳素几种产物。
本发明具有由以下特点构成的综合效果:
1. 使用水煮去仁后的湿虾壳和虾头为原料,且酶解后采用冰水浴灭酶,可以最大程度地保留原料中的虾青素。
2. 使用“绿色”有机溶剂乙醇为提取剂,采取先酶解,后酸浸,再提取虾青素的工艺路线,可以得到与传统有机溶剂提取的量相当的虾青素,一次提取得率高,此时提取虾青素后的虾壳颜色最淡且色泽均匀,呈浅粉色。
3. 采取先酶解提取蛋白质,后混合酸浸泡提取钙,再用乙醇浸泡提取虾青素,最后以双氧水浸泡脱去残余色素的工艺路线,可以同时获得较多的蛋白水解物、有机钙、虾青素、甲壳素,这些产物均可达到食用级标准,大大提高了产品附加值。
4. 在传统工艺路线的基础上,避免强酸强碱的使用,使用的试剂安全无污染,调整并简化工艺路线,缩短了生产周期,提高了生产效率,做到了清洁生产,同时大大降低了废水排放前处理的成本。
附图说明
图1是本发明工艺步骤示意图。
具体实施方式:
现结合实施例进一步说明本发明是如何实施的:
实施例1:
将100g小龙虾加工副产物用组织捣碎机破碎至粒径5-10mm,加入600mL水,加热至50℃,按照酶与底物比为2300u/g加入碱性蛋白酶,恒温水浴振荡水解2.5h得酶解液,冰水浴冷却0.5h灭酶,过滤后滤液经喷雾干燥得蛋白水解物,过滤后固体用水洗至中性,再加入400mL水,加热至30℃,再加入混合酸(柠檬酸:苹果酸:乳酸的摩尔比为2:3:6),总质量为25g,恒温振荡2h,然后过滤,滤液经喷雾干燥得有机钙,固体经水洗至中性,加入300mL乙醇,超声波提取10min,再于30℃下恒温振荡2.5h,过滤,滤液经旋转蒸发得虾青素粗品,旋蒸后的乙醇可再次用于提取虾青素,所得固体经水洗后加入260mL双氧水、50℃恒温振荡8h,纱布过滤后将固体水洗、干燥即得甲壳素。
实施例2:
将500g小龙虾加工副产物用组织捣碎机破碎至粒径5-10mm,加入3.8L水,加热至45℃,按照酶与底物比为2000u/g加入碱性蛋白酶,恒温水浴振荡水解5h得酶解液,冰水浴冷却0.5h灭酶,过滤后滤液经喷雾干燥得蛋白水解物,过滤后固体用水洗至中性,再加入1.8L水,加热至40℃,再加入混合酸(柠檬酸:苹果酸:乳酸的摩尔比为2:3:6),总质量为100g,恒温振荡6h,然后过滤,滤液经喷雾干燥得有机钙,固体经水洗至中性,加入2.5 L乙醇,超声波提取15min,再于25℃下恒温振荡4h,过滤,滤液经旋转蒸发得虾青素粗品,旋蒸后的乙醇可再次用于提取虾青素,所得固体经水洗后加入1L双氧水、45℃恒温振荡15h,纱布过滤后将固体水洗、干燥即得甲壳素。

Claims (1)

1.一种小龙虾副产物中生物活性物质的一条龙提取方法,其特征在于,由如下提取步骤组成:
①水煮去仁后的虾壳和虾头,沥去多余水分并用组织捣碎机捣碎至5-10mm备用;
②于上述破碎后的虾壳和虾头中加入其质量2-10倍的水,加热至40-60℃,然后加入酶与底物比为1500-4000u/g的碱性蛋白酶,保持温度为40-60℃,恒温水浴振荡酶解2-5h;
③酶解结束后,冰水浴冷却10-30min灭酶;
④灭酶后,过滤分离液体和固体,滤液经喷雾干燥得水解蛋白粉;
⑤将步骤④的固体水洗至中性,加入原料重量2-5倍的水、加入原料重量10%-40%的柠檬酸、苹果酸和乳酸的混合酸,该混合酸的摩尔比为柠檬酸:苹果酸:乳酸=2:3:6,保持温度20-50℃,恒温水浴振荡2-6h提取钙;
⑥提取结束后,过滤分离液体和固体,滤液经喷雾干燥得有机钙;
⑦过滤后固体水洗至中性,加入原料重量2-6倍的乙醇,放入超声波洗涤池中超声处理10-30min,然后于20-40℃的水浴锅中,恒温振荡2-5h提取虾青素;
⑧提取结束后,过滤分离液体和固体,滤液经旋转蒸发得虾青素粗品,旋蒸后的乙醇可以再次用于提取虾青素;
⑨固体水洗后,加入原料重量2-5倍的双氧水,在30-60℃的水浴锅中,恒温振荡8-24h,脱去残余色素;
⑩双氧水浸泡后的固体经水洗后烘干即为甲壳素。
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