南美白對蝦干蝦殼甲殼素提取工藝比較及蛋白質(zhì)回收

夏琪等

摘要：以南美白對蝦（Penaeus vannamei）干蝦殼為原料，采用5種方法提取甲殼素，同時對蛋白質(zhì)進行回收，得出從干蝦殼中提取制備食品級甲殼素最優(yōu)方案。結(jié)果表明，方法Ⅴ為最優(yōu)方案，即蝦殼預(yù)處理為5 mm大小，10%檸檬酸浸泡13 h， 10% NaOH于97 ℃處理3 h，再經(jīng)過10% H2O2 80 ℃水浴浸泡2 h氧化脫色，處理過程中料液比（m∶V，g∶mL）均為1∶10，可制得殘留氮量2.20%、灰分含量1.33%、產(chǎn)率為25.16%的食品級甲殼素。產(chǎn)生的廢液采用乙醇沉淀法回收蛋白質(zhì)可減少污染，節(jié)約成本。

關(guān)鍵詞：南美白對蝦（Penaeus vannamei）；干蝦殼；甲殼素；蛋白質(zhì)；回收

中圖分類號：TS254.9 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）15-3731-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.15.039

Abstract： Taking Penaeus vannamei as raw material， five chitin extracting methods，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，were researched to determine the optimal scheme of food-grade chitin extraction and preparation. The results showed that the method Ⅴ was the best extraction process. Namely that 5 mm of dried shrimp shell should be soaked for 13 h in 10% citric acid，treated for 3 h with 10% NaOH at 97 ℃， and then take a 80 ℃ water bath in 10% H2O2 for 2 h for oxidative decoloration，with solid-liquid ratio always 1∶10.Under this condition，the yield of food-grade chitin， containing residual nitrogen 2.20% and ash content 1.33%，was 25.16%. Moreover，proteins were recycled from the waste liquid by ethanol precipitation techniques to reduce pollution and save cost.

Key words： Penaeus vannamei； dried shrimp shell； chitin； protein； recycling＼

甲殼素是一種天然高分子聚合物，是自然界除蛋白質(zhì)之外數(shù)量最多的含氮有機高分子，廣泛存在于甲殼綱動物蝦、蟹等的外殼和骨骼中，常與鈣、蛋白質(zhì)等結(jié)合在一起構(gòu)成生物體的支撐組織[1]。地球上每年生物合成量約有100億t，產(chǎn)量僅次于纖維素，是地球上的第二大可再生資源，參與生態(tài)系統(tǒng)中的碳、氮循環(huán)，對地球的環(huán)境和生態(tài)保護起著十分重要的調(diào)控作用。因此，甲殼素資源的開發(fā)與應(yīng)用研究受到了國內(nèi)外學者的廣泛重視，其范圍涉及到農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、日用化工、食品保健、印染、環(huán)保、酶的固定化載體、金屬的提取與回收以及功能膜材料等諸多領(lǐng)域[2，3]。

較常見的甲殼素制取方法有HacKman法和Shimahara法[4]，這些方法是利用稀堿除去蛋白質(zhì)，再用稀酸除去碳酸鈣，得到較純的甲殼素。一般來說，優(yōu)質(zhì)的甲殼素常常以灰分含量及殘留氮量作為參考依據(jù)，以上含量以低者為佳，高者為劣。其制取法最為常見的有化學法、生化發(fā)酵法和微生物法，而其中最具商業(yè)經(jīng)濟開發(fā)應(yīng)用規(guī)模的是化學法。因此本試驗選取南美白對蝦（Penaeus vannamei）干蝦殼制備甲殼素，對5種甲殼素制備工藝流程進行比較優(yōu)化，為有效利用生物資源提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

材料及試劑：南美白對蝦干蝦殼，福建省詔安縣海利水產(chǎn)食品有限公司提供；所用試劑均為分析純。

儀器設(shè)備：循環(huán)式真空泵（SHZ-DⅢ型），予華儀器有限責任公司；高速萬能粉碎機（FW.80型）， 天津泰斯特儀器有限公司；馬弗爐（SX-4-10），建力電爐制造有限公司；凱式定氮儀（K9840）， 奧卓生物科技有限公司；數(shù)顯鼓風干燥箱（GZX-9240MBE），上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；高速冷凍離心機（GL-24M），長沙湘麓離心機儀器有限公司。

1.2 甲殼素制備方法

以下5種甲殼素制備方法中，料液比均為質(zhì)量體積比（m∶V，g∶mL）。

1.2.1 方法Ⅰ制備甲殼素[5] ①脫蛋白。準確稱取南美白對蝦干蝦殼10 g，加入100 mL 2.5 mol/L NaOH 溶液，持續(xù)攪拌6 h。停止攪拌，撈出蝦殼，再加入100 mL 2.5 mol/L NaOH 溶液浸泡24 h。2次浸泡完成后將蝦殼撈出，經(jīng)紗布過濾后水洗至中性。于103 ℃烘箱烘干稱重。②脫鹽。將脫蛋白后的蝦殼加入100 mL 1 mol/L HCl溶液攪拌反應(yīng)30 min，撈出蝦殼，再用100 mL 1 mol/L HCl溶液攪拌反應(yīng)30 min，經(jīng)紗布過濾后用大量水洗至中性，于103 ℃烘箱烘干稱重。③脫色。脫蛋白脫鹽后的甲殼素為基本呈白色并帶紅色的片狀物，加入無水乙醇（料液比為1∶5），加熱回流1 h。過濾后所得沉淀用清水漂洗，再置于0.1% KMnO4溶液（料液比為1∶2）浸泡1 h。然后過濾，用1% NaHSO3溶液（料液比為1∶2）浸泡1 h，水洗后于110 ℃烘箱烘干，得到灰白色的甲殼素成品。