CN110627922A - 一种螃蟹壳中壳聚糖的提取工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种螃蟹壳中壳聚糖的提取工艺，其特征在于：包括如下步骤：制备螃蟹壳粉；制备初始发酵培养基；发酵，得发酵产物：将所得培养基接种枯草芽孢杆菌，控制转速、发酵时间及发酵温度进行发酵，得发酵产物；制备甲壳素；甲壳素与浓氢氧化钠混合反应，制备壳聚糖。本发明采用发酵法合并化学提取法所得甲壳素提取率更高，提取率可达到24％，本发明合理利用产生的酸废液做中和剂，可有效减少污染。

Description

一种螃蟹壳中壳聚糖的提取工艺
技术领域
本发明涉及壳聚糖制备技术领域，具体涉及一种螃蟹壳中壳聚糖的提取工艺。
背景技术
我国蟹壳资源丰富，但由于壳聚糖分子质量大，只溶于稀酸，不溶于水，不易被人体吸收，因而大大限制了其在食品中的应用，所以吃完虾蟹之后会将螃蟹壳丢弃，螃蟹壳扔到环境中不容易分解，污染环境，但是螃蟹壳中
壳聚糖生物相容性良好，在生物医学及制药等方面的应用非常广泛，可用作烧伤敷料及伤口愈合剂。包扎纱布前用壳聚糖处理一下伤口，可大大提高伤口愈合速度。生物相容性良好，在生物医学及制药等方面的应用非常广泛，可用作烧伤敷料及伤口愈合剂。包扎纱布前用壳聚糖处理一下伤口，可大大提高伤口愈合速度。人们还发现壳聚糖有降低血脂、血压、胆固醇的作用，可防止心脑血管疾病的发生。动物实验表明，壳聚糖具有抑制胃酸、抗胃溃疡、消炎等药理作用，可用作药物治疗消化性溃疡和胃酸过多症。在日本，壳聚糖已经被广泛用作抗肿瘤保健食品的添加剂，目前从螃蟹壳中提取甲壳素制备壳聚糖的方法均是化学法，使用的化学用品多，提取率低。
发明内容
为克服所述不足，本发明的目的在于提供一种螃蟹壳中壳聚糖的提取工艺，有效提高壳聚糖的提取率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种螃蟹壳中壳聚糖的提取工艺，包括如下步骤：
D1.制备螃蟹壳粉：将螃蟹壳清洗干净，处理掉残留的蟹肉，于60℃烘箱中烘干后，用研钵磨碎；
D2.制备初始发酵培养基：将步骤D1所得蟹壳粉与磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、吐温-20、硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸锰、酵母膏、蛋白胨、可溶性淀粉混合制备初始发酵培养基，高温灭菌后备用；
D3.发酵，得发酵产物：将步骤D2所得培养基接种枯草芽孢杆菌，控制转速、发酵时间及发酵温度进行发酵，得发酵产物；
D4.制备甲壳素：将步骤D3所得发酵产物于5％盐酸中浸泡，至无气泡冒出，继续补加适量5％盐酸，浸泡以除去钙质与无机盐，抽滤，收集酸废液和固体物质，固体物质用去离子水洗至中性，得甲壳素；
D5.甲壳素与浓氢氧化钠溶液混合反应，制备壳聚糖：将步骤D4所得甲壳素与浓氢氧化钠溶液混合后回流反应，待反应完毕后将所得反应液用步骤D4所得酸废液中和至pH值中性，过滤烘干得壳聚糖。
具体地，所述步骤D2中，蟹壳粉与磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、吐温-20、硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸锰、酵母膏、蛋白胨、可溶性淀粉的质量比为(100-120)：(1-2)：(3-4)：(0.05-0.3)：(0.05-0.3)：(0.05-0.3)：(0.05-0.3)：(2-4)：(15-20)：(10-15)，最佳配比为所述蟹壳粉与磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、吐温-20、硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸锰、酵母膏、蛋白胨、可溶性淀粉的质量比为100:1:3.5:0.1:0.1:0.1:0.1:2.5:16:14。
具体地，所述步骤D2的灭菌温度为110-125℃，最佳灭菌温度为121℃。
具体地，所述步骤D3中，枯草芽孢杆菌接种率为3％-5％，发酵时间为40-80h，发酵温度为30-50℃，发酵转速为100-300rpm。
具体地，所述步骤D3中，枯草芽孢杆菌接种率为4％，发酵时间为60h，发酵温度为37℃，发酵转速为200rpm。
具体地，所述步骤D4中，所述发酵产物与盐酸质量比例为(100-130)：(100-120)，发酵产物与盐酸质量比例为130:100。
具体地，所述步骤D5中，所述氢氧化钠溶液浓度为40％-60％，所述甲壳素与氢氧化钠溶液质量比例为(1-2)：(40-80)，最佳参数为氢氧化钠溶液浓度为50％，甲壳素与氢氧化钠溶液质量比例为1:50。
具体地，所述步骤D5中，所述甲壳素反应时间为0.5-3h，甲壳素最佳反应时间为2h。
本发明具有以下有益效果：本发明采用发酵法合并化学提取法所得甲壳素提取率更高，提取率可达到24％，本发明合理利用产生的酸废液做中和剂，可有效减少污染。
具体实施方式
现在对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种壳聚糖的提取方法，包括如下步骤：
D1.制备螃蟹壳粉：将螃蟹壳清洗干净，处理掉残留的蟹肉，于60℃烘箱中烘干后，用研钵磨碎；
D2.制备初始发酵培养基：将100份步骤D1所得蟹壳粉与1份磷酸氢二钾、3.5份磷酸二氢钠、0.1份吐温-20、0.1份硫酸镁、0.1份硫酸亚铁、0.1份硫酸锰、2.5份酵母膏、16份蛋白胨、14份可溶性淀粉混合制备初始发酵培养基，在121℃下高温灭菌后备用；
D3.发酵，得发酵产物：将步骤D2所得培养基接种枯草芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌接种率为3％-5％，控制发酵转速为100-300rpm，发酵时间为40-80h，发酵温度为30-50℃，枯草芽孢杆菌接种率为4％，发酵转速为200rpm，发酵时间为60h，发酵温度为37℃，进行发酵，得发酵产物；
D4.制备甲壳素：将步骤D3所得发酵产物于5％盐酸中浸泡，发酵产物与盐酸质量比例为130:100，至无气泡冒出，继续补加适量5％盐酸，浸泡以除去钙质与无机盐，抽滤，收集酸废液和固体物质，固体物质用去离子水洗至中性，得甲壳素；
D5.甲壳素与浓氢氧化钠溶液混合反应，制备壳聚糖：将步骤D4所得甲壳素与浓氢氧化钠溶液混合后回流反应，所述氢氧化钠溶液浓度为50％，甲壳素与氢氧化钠溶液质量比例为1:50，反应时间为2h，待反应完毕后将所得反应液用步骤D4所得酸废液中和至pH值中性，过滤烘干得壳聚糖。
其中步骤D2中称取10g螃蟹壳粉，经上述步骤反应后，过滤烘干得2.350g壳聚糖。
实施例2
一种壳聚糖的提取方法，包括如下步骤：
D1.制备螃蟹壳粉：将螃蟹壳清洗干净，处理掉残留的蟹肉，于60℃烘箱中烘干后，用研钵磨碎；
D2.制备初始发酵培养基：将100份步骤D1所得蟹壳粉与2份磷酸氢二钾、4份磷酸二氢钠、0.05份吐温-20、0.3份硫酸镁、0.2份硫酸亚铁、0.15份硫酸锰、2份酵母膏、15份蛋白胨、15份可溶性淀粉混合制备初始发酵培养基，在110℃下高温灭菌后备用；
D3.发酵，得发酵产物：将步骤D2所得培养基接种枯草芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌接种率为3％，控制发酵转速为100rpm，发酵时间为40h，发酵温度为30℃下进行发酵，得发酵产物；
D4.制备甲壳素：将步骤D3所得发酵产物于5％盐酸中浸泡，至无气泡冒出，继续补加适量5％盐酸，所述发酵产物与盐酸比例为100:100，浸泡以除去钙质与无机盐，抽滤，收集酸废液和固体物质，固体物质用去离子水洗至中性，得甲壳素；
D5.甲壳素与浓氢氧化钠溶液混合反应，制备壳聚糖：将步骤D4所得甲壳素与浓氢氧化钠溶液混合后回流反应，所述氢氧化钠溶液浓度为40％，所述甲壳素与氢氧化钠溶液质量比例为1：20，所述甲壳素反应时间为0.5h，待反应完毕后将所得反应液用步骤D4所得酸废液中和至pH值中性，过滤烘干得壳聚糖。
其中步骤D2中称取10g螃蟹壳粉，经上述步骤反应后，过滤烘干得2.452g壳聚糖。
实施例3
一种壳聚糖的提取方法，包括如下步骤：
D1.制备螃蟹壳粉：将螃蟹壳清洗干净，处理掉残留的蟹肉，于60℃烘箱中烘干后，用研钵磨碎；
D2.制备初始发酵培养基：将100份步骤D1所得蟹壳粉与1.5份磷酸氢二钾、3份磷酸二氢钠、0.3份吐温-20、0.05份硫酸镁、0.3份硫酸亚铁、0.05份硫酸锰、4份酵母膏、20份蛋白胨、10份可溶性淀粉混合制备初始发酵培养基，在125℃下高温灭菌后备用；
D3.发酵，得发酵产物：将步骤D2所得培养基接种枯草芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌接种率为5％，控制发酵转速为300rpm，发酵时间为50h，发酵温度为40℃下进行发酵，得发酵产物；
D4.制备甲壳素：将步骤D3所得发酵产物于5％盐酸中浸泡，至无气泡冒出，继续补加适量5％盐酸，所述发酵产物与盐酸比例为130:120，浸泡以除去钙质与无机盐，抽滤，收集酸废液和固体物质，固体物质用去离子水洗至中性，得甲壳素；
D5.甲壳素与浓氢氧化钠溶液混合反应，制备壳聚糖：将步骤D4所得甲壳素与浓氢氧化钠溶液混合后回流反应，所述氢氧化钠溶液浓度为60％，所述甲壳素与氢氧化钠溶液质量比例为1：80，所述甲壳素反应时间为1.5h，待反应完毕后将所得反应液用步骤D4所得酸废液中和至pH值中性，过滤烘干得壳聚糖。
其中步骤D2中称取10g螃蟹壳粉，经上述步骤反应后，过滤烘干得2.223g壳聚糖。
实施例4
一种壳聚糖的提取方法，包括如下步骤：
D1.制备螃蟹壳粉：将螃蟹壳清洗干净，处理掉残留的蟹肉，于60℃烘箱中烘干后，用研钵磨碎；
D2.制备初始发酵培养基：将120份步骤D1所得蟹壳粉与1份磷酸氢二钾、3份磷酸二氢钠、0.3份吐温-20、0.05份硫酸镁、0.05份硫酸亚铁、0.3份硫酸锰、3份酵母膏、15份蛋白胨、10份可溶性淀粉混合制备初始发酵培养基，在115℃下高温灭菌后备用；
D3.发酵，得发酵产物：将步骤D2所得培养基接种枯草芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌接种率为4％，控制发酵转速为200rpm，发酵时间为80h，发酵温度为45℃下进行发酵，得发酵产物；
D4.制备甲壳素：将步骤D3所得发酵产物于5％盐酸中浸泡，至无气泡冒出，继续补加适量5％盐酸，所述发酵产物与盐酸质量比例为120:100，浸泡以除去钙质与无机盐，抽滤，收集酸废液和固体物质，固体物质用去离子水洗至中性，得甲壳素；
D5.甲壳素与浓氢氧化钠溶液混合反应，制备壳聚糖：将步骤D4所得甲壳素与浓氢氧化钠溶液混合后回流反应，所述氢氧化钠溶液浓度为55％，所述甲壳素与氢氧化钠溶液比例为1：60，所述甲壳素反应时间为3h，待反应完毕后将所得反应液用步骤D4所得酸废液中和至pH值中性，过滤烘干得壳聚糖。
其中步骤D2中称取12g螃蟹壳粉，经上述步骤反应后，过滤烘干得2.922g壳聚糖。
实施例5
一种壳聚糖的提取方法，包括如下步骤：
D1.制备螃蟹壳粉：将螃蟹壳清洗干净，处理掉残留的蟹肉，于60℃烘箱中烘干后，用研钵磨碎；
D2.制备初始发酵培养基：将120份步骤D1所得蟹壳粉与2份磷酸氢二钾、4份磷酸二氢钠、0.05份吐温-20、0.3份硫酸镁、0.2份硫酸亚铁、0.05份硫酸锰、2份酵母膏、20份蛋白胨、15份可溶性淀粉混合制备初始发酵培养基，在120℃下高温灭菌后备用；
D3.发酵，得发酵产物：将步骤D2所得培养基接种枯草芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌接种率为3％，控制发酵转速为300rpm，发酵时间为70h，发酵温度为50℃下进行发酵，得发酵产物；
D4.制备甲壳素：将步骤D3所得发酵产物于5％盐酸中浸泡，至无气泡冒出，继续补加适量5％盐酸，所述发酵产物与盐酸质量比例为110:100，浸泡以除去钙质与无机盐，抽滤，收集酸废液和固体物质，固体物质用去离子水洗至中性，得甲壳素；
D5.甲壳素与浓氢氧化钠溶液混合反应，制备壳聚糖：将步骤D4所得甲壳素与浓氢氧化钠溶液混合后回流反应，所述氢氧化钠溶液浓度为45％，所述甲壳素与氢氧化钠溶液质量比例为1：40，所述甲壳素反应时间为2h，待反应完毕后将所得反应液用步骤D4所得酸废液中和至pH值中性，过滤烘干得壳聚糖。
其中步骤D2中称取12g螃蟹壳粉，经上述步骤反应后，过滤烘干得2.753g壳聚糖。
实施例6
一种壳聚糖的提取方法，包括如下步骤：
D1.制备螃蟹壳粉：将螃蟹壳清洗干净，处理掉残留的蟹肉，于60℃烘箱中烘干后，用研钵磨碎；
D2.制备初始发酵培养基：将120份步骤D1所得蟹壳粉与1.5份磷酸氢二钾、3.5份磷酸二氢钠、0.2份吐温-20、0.2份硫酸镁、0.15份硫酸亚铁、0.2份硫酸锰、4份酵母膏、13份蛋白胨、14份可溶性淀粉混合制备初始发酵培养基，在115℃下高温灭菌后备用；
D3.发酵，得发酵产物：将步骤D2所得培养基接种枯草芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌接种率为5％，控制发酵转速为100rpm，发酵时间为60h，发酵温度为37℃下进行发酵，得发酵产物；
D4.制备甲壳素：将步骤D3所得发酵产物于5％盐酸中浸泡，至无气泡冒出，继续补加适量5％盐酸，所述发酵产物与盐酸质量比例为120:110，浸泡以除去钙质与无机盐，抽滤，收集酸废液和固体物质，固体物质用去离子水洗至中性，得甲壳素；
D5.甲壳素与浓氢氧化钠溶液混合反应，制备壳聚糖：将步骤D4所得甲壳素与浓氢氧化钠溶液混合后回流反应，所述氢氧化钠溶液浓度为50％，所述甲壳素与氢氧化钠溶液质量比例为1：70，所述甲壳素反应时间为2.5h，待反应完毕后将所得反应液用步骤D4所得酸废液中和至pH值中性，过滤烘干得壳聚糖。
其中步骤D2中称取12g螃蟹壳粉，经上述步骤反应后，过滤烘干得2.793g壳聚糖。
本发明不局限于所述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构、工艺变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (9)

1.一种螃蟹壳中壳聚糖的提取工艺，其特征在于：包括如下步骤：
D1.制备螃蟹壳粉；
D2.制备初始发酵培养基：将步骤D1所得蟹壳粉与磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、吐温-20、硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸锰、酵母膏、蛋白胨、可溶性淀粉混合制备初始发酵培养基，高温灭菌后备用；
D3.发酵，得发酵产物：将步骤D2所得培养基接种枯草芽孢杆菌，控制转速、发酵时间及发酵温度进行发酵，得发酵产物；
D4.制备甲壳素：将步骤D3所得发酵产物于5％盐酸中浸泡，至无气泡冒出，继续补加适量5％盐酸，浸泡以除去钙质与无机盐，抽滤，去离子水洗至中性，得甲壳素；
D5.甲壳素与浓氢氧化钠混合反应，制备壳聚糖：将步骤D4所得甲壳素与浓氢氧化钠混合后回流反应，待反应完毕后将所得反应液用步骤D4所得酸废液中和至pH值中性，过滤烘干得壳聚糖。
2.根据权利要求1所述的一种螃蟹壳中壳聚糖的提取工艺，其特征在于：所述步骤D2中，蟹壳粉与磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、吐温-20、硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸锰、酵母膏、蛋白胨、可溶性淀粉的质量比为(100-120)：(1-2)：(3-4)：(0.05-0.3)：(0.05-0.3)：(0.05-0.3)：(0.05-0.3)：(2-4)：(15-20)：(10-15)。
3.根据权利要求2所述的一种螃蟹壳中壳聚糖的提取工艺，其特征在于：所述步骤D2的灭菌温度为110-125℃。
4.根据权利要求1所述的一种螃蟹壳中壳聚糖的提取工艺，其特征在于：所述步骤D2中，蟹壳粉与磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、吐温-20、硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸锰、酵母膏、蛋白胨、可溶性淀粉的质量比为100:1:3.5:0.1:0.1:0.1:0.1:2.5:16:14，最佳灭菌温度为121℃。
5.根据权利要求1所述的一种螃蟹壳中壳聚糖的提取工艺，其特征在于：所述步骤D3中，枯草芽孢杆菌接种率为3％-5％，发酵时间为40-80h，发酵温度为30-50℃，发酵转速为100-300rpm。
6.根据权利要求1所述的一种螃蟹壳中壳聚糖的提取工艺，其特征在于：所述步骤D3中，枯草芽孢杆菌接种率为4％，发酵时间为60h，发酵温度为37℃，发酵转速为200rpm。
7.根据权利要求1所述的一种螃蟹壳中壳聚糖的提取工艺，其特征在于：所述步骤D4中，所述发酵产物与盐酸比例为(100-130)：(100-120)。
8.根据权利要求1所述的一种螃蟹壳中壳聚糖的提取工艺，其特征在于：所述步骤D5中，所述氢氧化钠浓度为40％-60％，所述甲壳素与氢氧化钠比例为(1-2)：(40-80)，最佳参数为氢氧化钠浓度为50％，甲壳素与氢氧化钠比例为1:50。
9.根据权利要求1所述的一种螃蟹壳中壳聚糖的提取工艺，其特征在于：所述步骤D5中，所述甲壳素反应时间为0.5-3h。
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