CN106977623A - 一种从果蝇蝇蛆中提取甲壳素的方法 - Google Patents

一种从果蝇蝇蛆中提取甲壳素的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种从果蝇蝇蛆中提取甲壳素的方法，该方法主要包括消毒、清洗，脱蛋白质，脱钙，脱色的工艺步骤，由本发明工艺步骤所制备的甲壳素具有很高的品质，其中甲壳素的得率高，达到81.80％(以蝇蛆中甲壳素含量计)以上；含氮量高，达到6.32％以上，灰分低，仅为0.09‑0.16％，含水率低，仅为0.6％；并且本发明的工艺步骤废弃物排放少，工艺步骤简单可行，为工业化应用提供了较大的前景。

Description

一种从果蝇蝇蛆中提取甲壳素的方法
技术领域
本发明属于从果蝇中提取分离有效成分的方法，具体涉及一种从果蝇蝇蛆中提取甲壳素的方法。
背景技术
果蝇英文称“fruit fly”或“vinegar fly”，分类地位是双翅目(Diptera)果蝇科(Drosophilidae)果蝇属昆虫。果蝇属约有4 555多个物种，用于模式生物的一般是常见的黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)。果蝇类昆虫在温带和热带地区广泛分布，适应性极强；不同物种食性有别，常在成熟瓜果或腐败植物上舐吸糖蜜物质获得营养，也可以树液或花粉为食，而其主要食物是在有氧与无氧条件下都可以生存的酵母菌。人们之所以在果园、菜场、食堂的残羹桶和家庭厨房等处，特别是腐烂水果处发现果蝇，主要是由于酵母菌滋生的缘故。
果蝇幼虫即为蝇蛆，能在杂菌丛生的物料中快速生长，自身却不犯病。蝇蛆体内蛋白质含量高，食性杂，养殖设备投资小，养殖技术简单，且体内还含有多种活性物质。因此，提取果蝇中的活性成分以发展昆虫营养成分的应用具有非常重要的实际意义。
甲壳素又名几丁质、甲壳质等，是许多低等动物特别是节肢动物如虾、蟹、昆虫等外壳的重要成分(约含10-30％)，也存在于低等植物如菌藻类和真菌的细胞壁中，它是由2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖的基本单元经β(1-4)糖苷键连接的天然高分子聚合物，是迄今为止唯一发现的阳离子动物纤维和唯一的碱性多糖。甲壳素及其衍生物具有许多独特的功能和特性，在环保、食品、医药、制作功能材料、农林业、轻纺工业等领域得到了广泛应用，具有巨大的经济价低和广阔的应刚前景，随着甲壳素及其衍生物化学研究的不断深入，甲壳素产业将会在本世纪得到蓬勃发展。
蝇蛆中的甲壳素色素含量低、钙盐含量少、产品得率高，提取的几丁质和几丁糖质量较高，是一类品质极高的壳聚糖资源。如能将蝇类幼虫实行工厂化养殖，可直接以蝇类幼虫作为优质原料，生产各种医用产品。目前，利用蝇蛆为原料采用物理和化学工艺综合加工技术提取天然甲壳素的工艺方法尚不成熟，现有的提取工艺，其原理和步骤复杂，工艺条件苛求，提取成本高，环境条件差，产品收率低，经济效益不明显。所以，寻求设计一种利用蝇蛆为原料提取甲壳素的成熟技术是业界科研人员正在努力的方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种成熟的甲壳素提取工艺，该工艺所提取的甲壳素品质高，分子量高，纯度高，灰分少且提取工艺废弃物排放少，是一种工业化前景十分明朗的甲壳素提取方法。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
一种从果蝇蝇蛆中提取甲壳素的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将新鲜果蝇蝇蛆经过消毒清洗干净后，用压辊挤压，使蝇蛆皮与内脏团浆液分离，蝇蛆皮作为提取甲壳素的原料，将蝇蛆皮洗涤并沥干后，置于微波炉中，控制温度70-80℃，加热10-20min；
(2)将步骤(1)得到的干燥蝇蛆皮置于粉碎机中进行粉碎得到蝇蛆粉，将蝇蛆粉加入一定体积的水后搅拌得到蝇蛆浆料，之后将浆料置于超声装置中于50-60℃温度下，加入复合蛋白酶进行水解一定的时间；
(3)将步骤(2)水解完毕后的浆料进行灭酶处理，然后进行过滤、洗涤、干燥处理得到脱蛋白蝇蛆产物；然后将脱蛋白蝇蛆产物在超声条件下加入柠檬酸进行脱钙处理获得甲壳素粗品；
(4)将步骤(3)所得的甲壳素粗品在去离子水中分散成悬浮液，接着向悬浮液中加入鳌合剂进行络合反应，然后加入稳定剂和保护剂，最后加入乙酸进行脱色处理，并过滤，洗涤至中性，干燥即得所述甲壳素纯品。
其中，所述步骤(2)中蝇蛆粉与水的质量体积比(g/mL)为1：10-20。
所述步骤(2)中所述复合蛋白酶为胰蛋白酶、木瓜蛋白酶和碱性蛋白酶按重量比1：0.5-1：0.4-0.8组成。
所述步骤(2)中复合蛋白酶的添加量为浆料的1-2wt％。
所述步骤(2)或(3)超声波处理的功率为300-500W。
所述步骤(3)中柠檬酸的质量百分浓度为15-20wt％，柠檬酸处理的时间为3-4h。
所述鳌合剂为二乙烯三胺五乙酸，所述稳定剂为硅酸钠，所述保护剂为硫酸锰。
所述乙酸的质量浓度为60-80％，乙酸的用量与甲壳素粗品重量比例为4-8：1。
另外，本发明还要求保护所述提取甲壳素的方法提取得到的甲壳素。
并且本发明所述甲壳素还可作为食品添加剂应用、可用于制造应用非织造布、可用于制备微生物肥料的添加剂。
本发明的技术效果为：本发明步骤(1)中采取微波干燥的方法其目的主要在于避免破坏蝇蛆中营养成分的分子结构；步骤(2)中在超声条件下进行蛋白质的酶解能够使蛋白质边水解边分散，从而起到提高水解效率、促进蛋白质水解的作用，并且本发明所采用的酶为复合酶，通过其配合使用能够很好的将蛋白质进行水解完全；在超声条件下进行脱钙一方面有利于脱钙朝有利的方向进行，另一方面超声有利于蝇蛆中其他无机成分和杂质的脱出，从而得到纯度高的甲壳素；本发明采用乙酸进行脱色一方面避免强氧化脱色对甲壳素分子链的破环，另一方面乙酸脱色后容易回收，不会产生污染废弃物，利于环境的保护。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的阐述：
实施例1
一种从果蝇蝇蛆中提取甲壳素的方法，包括如下步骤：
(1)将新鲜果蝇蝇蛆经过消毒清洗干净后，用压辊挤压，使蝇蛆皮与内脏团浆液分离，蝇蛆皮作为提取甲壳素的原料，将蝇蛆皮洗涤并沥干后，置于微波炉中，控制温度75℃，加热15min；
(2)将步骤(1)得到的干燥蝇蛆皮置于粉碎机中进行粉碎得到蝇蛆粉，将蝇蛆粉加入一定体积的水后搅拌得到蝇蛆浆料，之后将浆料置于功率为400W超声装置中于55℃温度下，加入复合蛋白酶进行水解一定的时间；其中所述蝇蛆粉与水的质量体积比(g/mL)为1：15；所述复合蛋白酶为胰蛋白酶、木瓜蛋白酶和碱性蛋白酶按重量比1：0.8：0.6组成，所述复合蛋白酶的添加量为浆料的1.5wt％
(3)将步骤(2)水解完毕后的浆料进行灭酶处理，然后进行过滤、洗涤、干燥处理得到脱蛋白蝇蛆产物；然后将脱蛋白蝇蛆产物在功率为400W超声条件下加入质量百分浓度为18wt％柠檬酸进行脱钙处理3.5h获得甲壳素粗品；
(4)将步骤(3)所得的甲壳素粗品在去离子水中分散成悬浮液，接着向悬浮液中加入鳌合剂二乙烯三胺五乙酸进行络合反应，然后加入稳定剂硅酸钠和保护剂硫酸锰，最后加入质量浓度为70％乙酸进行脱色处理，且乙酸的用量与甲壳素粗品重量比例为6：1，并过滤，洗涤至中性，干燥即得所述甲壳素纯品。
实施例2
一种从果蝇蝇蛆中提取甲壳素的方法，包括如下步骤：
(1)将新鲜果蝇蝇蛆经过消毒清洗干净后，用压辊挤压，使蝇蛆皮与内脏团浆液分离，蝇蛆皮作为提取甲壳素的原料，将蝇蛆皮洗涤并沥干后，置于微波炉中，控制温度70℃，加热20min；
(2)将步骤(1)得到的干燥蝇蛆皮置于粉碎机中进行粉碎得到蝇蛆粉，将蝇蛆粉加入一定体积的水后搅拌得到蝇蛆浆料，之后将浆料置于功率为500W超声装置中于50℃温度下，加入复合蛋白酶进行水解一定的时间；其中所述蝇蛆粉与水的质量体积比(g/mL)为1：20；所述复合蛋白酶为胰蛋白酶、木瓜蛋白酶和碱性蛋白酶按重量比1：0.7：0.5组成，所述复合蛋白酶的添加量为浆料的1.8wt％
(3)将步骤(2)水解完毕后的浆料进行灭酶处理，然后进行过滤、洗涤、干燥处理得到脱蛋白蝇蛆产物；然后将脱蛋白蝇蛆产物在功率为300W超声条件下加入质量百分浓度为16wt％柠檬酸进行脱钙处理3h获得甲壳素粗品；
(4)将步骤(3)所得的甲壳素粗品在去离子水中分散成悬浮液，接着向悬浮液中加入鳌合剂二乙烯三胺五乙酸进行络合反应，然后加入稳定剂硅酸钠和保护剂硫酸锰，最后加入质量浓度为60％乙酸进行脱色处理，且乙酸的用量与甲壳素粗品重量比例为5：1，并过滤，洗涤至中性，干燥即得所述甲壳素纯品。
实施例3
一种从果蝇蝇蛆中提取甲壳素的方法，包括如下步骤：
(1)将新鲜果蝇蝇蛆经过消毒清洗干净后，用压辊挤压，使蝇蛆皮与内脏团浆液分离，蝇蛆皮作为提取甲壳素的原料，将蝇蛆皮洗涤并沥干后，置于微波炉中，控制温度80℃，加热10min；
(2)将步骤(1)得到的干燥蝇蛆皮置于粉碎机中进行粉碎得到蝇蛆粉，将蝇蛆粉加入一定体积的水后搅拌得到蝇蛆浆料，之后将浆料置于功率为300W超声装置中于60℃温度下，加入复合蛋白酶进行水解一定的时间；其中所述蝇蛆粉与水的质量体积比(g/mL)为1：10；所述复合蛋白酶为胰蛋白酶、木瓜蛋白酶和碱性蛋白酶按重量比1：1：0.7组成，所述复合蛋白酶的添加量为浆料的1wt％
(3)将步骤(2)水解完毕后的浆料进行灭酶处理，然后进行过滤、洗涤、干燥处理得到脱蛋白蝇蛆产物；然后将脱蛋白蝇蛆产物在功率为400W超声条件下加入质量百分浓度为20wt％柠檬酸进行脱钙处理3h获得甲壳素粗品；
(4)将步骤(3)所得的甲壳素粗品在去离子水中分散成悬浮液，接着向悬浮液中加入鳌合剂二乙烯三胺五乙酸进行络合反应，然后加入稳定剂硅酸钠和保护剂硫酸锰，最后加入质量浓度为80％乙酸进行脱色处理，且乙酸的用量与甲壳素粗品重量比例为5：1，并过滤，洗涤至中性，干燥即得所述甲壳素纯品。
实施例4
一种从果蝇蝇蛆中提取甲壳素的方法，包括如下步骤：
(1)将新鲜果蝇蝇蛆经过消毒清洗干净后，用压辊挤压，使蝇蛆皮与内脏团浆液分离，蝇蛆皮作为提取甲壳素的原料，将蝇蛆皮洗涤并沥干后，置于微波炉中，控制温度70℃，加热15min；
(2)将步骤(1)得到的干燥蝇蛆皮置于粉碎机中进行粉碎得到蝇蛆粉，将蝇蛆粉加入一定体积的水后搅拌得到蝇蛆浆料，之后将浆料置于功率为400W超声装置中于50℃温度下，加入复合蛋白酶进行水解一定的时间；其中所述蝇蛆粉与水的质量体积比(g/mL)为1：18；所述复合蛋白酶为胰蛋白酶、木瓜蛋白酶和碱性蛋白酶按重量比1：0.6：0.6组成，所述复合蛋白酶的添加量为浆料的1.5wt％
(3)将步骤(2)水解完毕后的浆料进行灭酶处理，然后进行过滤、洗涤、干燥处理得到脱蛋白蝇蛆产物；然后将脱蛋白蝇蛆产物在功率为500W超声条件下加入质量百分浓度为15wt％柠檬酸进行脱钙处理4h获得甲壳素粗品；
(4)将步骤(3)所得的甲壳素粗品在去离子水中分散成悬浮液，接着向悬浮液中加入鳌合剂二乙烯三胺五乙酸进行络合反应，然后加入稳定剂硅酸钠和保护剂硫酸锰，最后加入质量浓度为75％乙酸进行脱色处理，且乙酸的用量与甲壳素粗品重量比例为4：1，并过滤，洗涤至中性，干燥即得所述甲壳素纯品。
对实施例1-4中提取的甲壳素进行含氮量、灰分、含水率的检测，检测结果见表1：
其中，采用凯氏定氮法测定甲壳素的含氮量，使用的仪器为瑞士步琦公司生产的8-324型半自动定氮仪；采用《GB/T5009.4-2003食品中灰分的测定》方法测定甲壳素的灰分；采用梅特勒-托利多仪器有限公司生产的HR83卤素水分测定仪测定甲壳索的含水率。
表1：实施例1-4的性能测试结果：
从上表1可以看出，本发明的提取工艺所提取的甲壳素的品质较高，其中，甲壳素的得率高，达到81.80％(以蝇蛆中甲壳素含量计)以上；含氮量高，达到6.32％以上，灰分低，仅为0.09-0.16％，含水率低，仅为0.6％。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种从果蝇蝇蛆中提取甲壳素的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将新鲜果蝇蝇蛆经过消毒清洗干净后，用压辊挤压，使蝇蛆皮与内脏团浆液分离，蝇蛆皮作为提取甲壳素的原料，将蝇蛆皮洗涤并沥干后，置于微波炉中，控制温度70-80℃，加热10-20min；
(2)将步骤(1)得到的干燥蝇蛆皮置于粉碎机中进行粉碎得到蝇蛆粉，将蝇蛆粉加入一定体积的水后搅拌得到蝇蛆浆料，之后将浆料置于超声装置中于50-60℃温度下，加入复合蛋白酶进行水解一定的时间；
(3)将步骤(2)水解完毕后的浆料进行灭酶处理，然后进行过滤、洗涤、干燥处理得到脱蛋白蝇蛆产物；然后将脱蛋白蝇蛆产物在超声条件下加入柠檬酸进行脱钙处理获得甲壳素粗品；
(4)将步骤(3)所得的甲壳素粗品在去离子水中分散成悬浮液，接着向悬浮液中加入鳌合剂进行络合反应，然后加入稳定剂和保护剂，最后加入乙酸进行脱色处理，并过滤，洗涤至中性，干燥即得所述甲壳素纯品。
2.根据权利要求1所述的提取甲壳素的方法，其特征在于，所述步骤(2)中蝇蛆粉与水的质量体积比(g/mL)为1：10-20。
3.根据权利要求2所述的提取甲壳素的方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述复合蛋白酶为胰蛋白酶、木瓜蛋白酶和碱性蛋白酶按重量比1：0.5-1：0.4-0.8组成。
4.根据权利要求3所述的提取甲壳素的方法，其特征在于，所述步骤(2)中复合蛋白酶的添加量为浆料的1-2wt％。
5.根据权利要求4所述的提取甲壳素的方法，其特征在于，所述步骤(2)或(3)超声波处理的功率为300-500W。
6.根据权利要求4-5任一项所述的提取甲壳素的方法，其特征在于，所述步骤(3)中柠檬酸的质量百分浓度为15-20wt％，柠檬酸处理的时间为3-4h。
7.根据权利要求5-6任一项所述的提取甲壳素的方法，其特征在于，所述鳌合剂为二乙烯三胺五乙酸，所述稳定剂为硅酸钠，所述保护剂为硫酸锰。
8.根据权利要求7所述的提取甲壳素的方法，其特征在于，所述乙酸的质量浓度为60-80％，乙酸的用量与甲壳素粗品重量比例为4-8：1。
9.一种由权利要求1-8任一项所述提取甲壳素的方法提取得到的甲壳素。
10.一种权利要求9所述甲壳素的应用，其特征在于，所述甲壳素可作为食品添加剂应用、可用于制造应用非织造布、可用于制备微生物肥料的添加剂。
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