一種綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法
【專利摘要】本發明涉及一種綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法。主要特征步驟包括：（1）蝦蟹皮中礦物質、蛋白質、色素、甲殼素的回收；（2）酶法降解甲殼素制備N-乙酰-D-氨基葡萄糖；（3）酶解廢渣的應用。本發明實現了蝦蟹皮中有用物質的分步提取和回收，原料利用完全，解決了蝦蟹企業產品下腳料的污染問題，實現了最大程度的資源節約。
【專利說明】一種綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于生物【技術領域】，特別涉及到一種綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法。
【背景技術】 N-乙酰-D-氨基葡萄糖是生物細胞內許多重要多糖的基本組成單位，尤其在海洋甲殼 類動物的外骨骼含量最高。N-乙酰-D-氨基葡萄糖及其衍生物的應用十分廣泛，在臨床醫 藥上它是目前治療風濕性及類風濕性關節炎的藥物，此外，還具有增強人體免疫系統的功 能，通過抑制癌細胞或纖維細胞的過度生長，可對癌癥和惡性腫癌起到抑制和治療作用。食 品行業里它也可以作為食品抗氧化劑、嬰幼兒食品添加劑及糖尿病患者甜味劑。
[0002] 我國蝦蟹資源豐富，主要分布于長江中下游地區。江蘇是我國淡水蝦蟹加工出口 的重點省份，全省有加工企業60多家，每年出口的蝦蟹占全國出口總量的90%。除了用于出 口外，國內的蝦蟹消費市場也逐年迅猛增長，大量的蝦蟹皮被隨意的遺棄，既污染了環境又 造成資源的浪費。資料顯示，蝦頭、蝦蟹皮中甲殼素的含量約為10%?20%，色素的含量約 為5%，蛋白質含量為20%?40%，氨基酸種類豐富，主要包括能提供鮮味的天門冬氨酸、谷氨 酸、精氨酸及少量的亮氨酸、賴氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸等。除此之外蝦殼的剩余 成分為礦物質元素，含量可達40%，其中含量最豐富的是鈣，其次為磷。
[0003] 目前國內有關蝦蟹殼的處理工藝雖多，但是多數存在過程工藝不夠完善，產品價 值不高的缺陷。如申請號為CN02122565. 6 -種用鮮蝦殼生產甲殼素、蝦青素和蛋白質的方 法專利中，使用氯仿萃取僅能獲得混含蝦青素和脂肪的混合物，產品安全性低，僅供工業使 用。處理蛋白質時采用的稀堿溶液也會造成環境的污染。申請號為CN200910037545.9 - 種從蝦殼中綜合制備生物活性物質的環保方法專利中，蝦蟹皮粗脂肪的提取采用環己烷試 齊U，同樣存在安全性低，產品易混含色素的情況，且提取蛋白和甲殼素脫乙酰時高濃度氫氧 化鈉和鹽酸的應用會對環境造成巨大影響。申請號為CN200510050390. 4 -種用蝦殼生產 甲殼素、蝦青素、蛋白質、鈣粉和生物肥料的方法專利中，生物肥料成分僅為生產廢料外加 植酸、活性低聚糖，不能充分提供植物生長所需營養。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法，該方法生產工藝過 程合理、全程無污染、原料利用率高，產品安全性好，附加值高。
[0005] 為了上述目的，本發明采用的技術方案為： 一種綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法，其特征在于，包括：（1)將清潔烘干的蝦蟹殼 粉碎后依次進行有用物質的回收提取，（2)酶法生產N-乙酰-D-氨基葡萄糖，（3)酶解廢渣 的應用。
[0006] 進一步的，所述的步驟（1)中回收提取的順序步驟為：a.蝦蟹皮中礦物質的回收； b.蝦蟹皮中蛋白質的回收；c.蝦蟹皮中色素的回收；d.蝦蟹皮中甲殼素的回收。
[0007] 進一步的，所述步驟a的具體方法為：將蝦蟹皮沸水浸煮、室溫晾干，機械粉碎；浸 提結束后分離浸提液并經真空干燥處理即得食品級風味補鈣劑。
[0008] 進一步的，將蝦蟹皮機械粉碎至5?100目。
[0009] 進一步的，所述的食品級有機酸為檸檬酸、乳酸、蘋果酸、醋酸、酒石酸、磷酸中的 一種或其復合酸。
[0010] 進一步的，所述步驟b的具體方法為：利用蛋白酶處理浸提步驟a處理后的蝦蟹 皮，在適宜的酶解條件下處理4?8 h，加入蛋白酶占蝦蟹皮總重量的0.4%?1%，處理溫度 30?60°C，酶解結束后分離酶解液并滅酶、濃縮酶解液、冷凍干燥獲得飼料級蛋白粉。
[0011] 進一步的，所述的蛋白酶包括堿性蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶、中性 蛋白酶及其復合酶。
[0012] 進一步的，所述步驟c的具體方法為：向步驟b處理后的蝦蟹皮中加入食品級有機 溶劑攪拌浸提，固液比為1 :10?30,浸提溫度：40?70°C，浸提時間為12?36 h，處理結 束后分離上清液經真空濃縮和噴霧干燥獲得蝦紅色素，反應器內所剩固體經10%過氧化氫 溶液氧化劑脫色2 h后，水洗烘干獲得米白色甲殼素。
[0013] 進一步的，所述食品級有機溶劑為乙醇、正丁醇、乙酸乙酯一種或其復合物。
[0014] 進一步的，所述步驟（2)的具體方法為：向蝦蟹皮甲殼素內加入甲殼素酶、磷酸緩 沖液和金屬離子激發劑進行酶解，酶解溫度30?50°C，體系pH6?8,酶解時間為24-120 h，酶解結束后分離上清液后經離子交換樹脂吸附、真空濃縮和冷凍干燥獲得N-乙酰-D-氨 基匍萄糖晶體。
[0015] 進一步的，所述甲殼素酶包括甲殼素內切酶、甲殼素外切酶中的一種或兩種和 β-Ν-乙酰氨基己糖苷酶。
[0016] 進一步的，所述步驟（3)的具體方法為：向酶解剩余的濾渣內加入質量比（g/g)的 甲殼素1 :尿素100?200 :硫酸銨70?100 :石膏粉30?55制成復合無機氮肥。
[0017] 本發明有如下有益效果： 本發明采用多步法提取蝦蟹皮中的有用產物，原料來源單一，全部處理過程采用環境 友好型方法和食品級試劑，可有效地獲得了食品級蝦紅素、飼料級粗蛋白、食品級風味補鈣 齊U、抗真菌肥料等高附加值產物，同時利用酶法制備N-乙酰-D-氨基葡萄糖，可大幅提高生 產收益，實現變廢為寶的目的。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合具體實施例對本發明的【具體實施方式】進行進一步說明，但并不因此限制 本發明的內容。
[0019] 實施例1說明本發明綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法 將蝦蟹皮沸水浸煮、室溫晾干，機械粉碎過5目的篩，取經預處理后的蝦蟹皮1 kg加入 50 L生物反應器內，再加入質量百分比25%的食品級檸檬酸20 L，進行超聲波輔助處理，經 10 min超聲處理，超聲功率為100 w，超聲溫度為20°C，超聲結束后40°C恒溫并以50 rpm轉 速攪拌，處理時間2 h后分離浸提液，經真空干燥處理可得檸檬酸-檸檬酸鈣風味補鈣劑， 鈣離子提取率為76. 3%。水洗處理后的蝦蟹皮至中性，加入ALCALASE 2.4 L型堿性蛋白酶 〇. 1 L (蛋白濃度為100 mg/mL)，開啟循環水保持酶解溫度50°C，反應時間為4 h。酶解結 束后過濾獲得酶解液。將酶解液置于沸水浴中滅酶5 min，濃縮酶解液后冷凍干燥獲得蛋白 粉，蛋白的提取率為61. 4%。將浸提濾渣用水洗至中性，加入食品級乙酸乙酯15 L攪拌浸提 蝦蟹皮，調整循環水溫度為40°C，浸提12 h后，分離出浸提液A。再向反應器內加入食品級 乙醇15 L攪拌浸提蝦蟹皮，提高循環水溫至70°C，浸提12 h分離出浸提液B。將兩次獲得 的浸提液混合經真空濃縮和噴霧干燥獲得蝦紅色素產品，蝦紅素提取率約為78%。向浸提 濾渣內加入濃度為10%過氧化氫溶液，處理2 h后即可獲得米白色甲殼素，水洗甲殼素至中 性。向反應器內加入幾丁質混合酶16 kU，利用0.1 mmol/L的磷酸緩沖液調整體系pH至 6. 8后加入CaCl2至終濃度為10 mmol/L，調整循環水溫至40°C，轉化24 h后停止反應。打 開放料口，分離獲得富含N-乙酰-D-氨基葡萄糖的轉化液，將轉化液經離子交換樹脂吸附、 真空濃縮和冷凍干燥可獲得N-乙酰-D-氨基葡萄糖晶體98. 1 g。取出反應器內剩余廢渣， 烘干稱重，按質量比為殘渣1 :尿素200 :硫酸銨100 :石膏粉55,獲得抗真菌肥料21. 3 Kg。
[0020] 實施例2說明本發明綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法 將蝦蟹皮沸水浸煮、室溫晾干，機械粉碎過100目的篩，稱取經預處理后的蝦蟹皮1 Kg 加入50 L生物反應器內，再加入質量百分比25%的食品級檸檬酸30 L，開啟攪拌。將反應 器置于超聲破碎機內超聲處理30 min，超聲功率：600 w，超聲溫度40°C，超聲結束后40°C 恒溫以lOOrpm轉速攪拌，處理時間6 h后分離浸提液。分離浸提液，經真空干燥處理可得 檸檬酸-檸檬酸鈣風味補鈣劑，鈣離子提取率可達86%。將浸提濾渣用水洗至中性，加入木 瓜蛋白酶（600 U/mg)4 g，開啟循環水保持酶解溫度40°C，反應時間為4 h。酶解結束后過 濾獲得酶解液。將酶解液置于沸水浴中滅酶5 min，濃縮酶解液后冷凍干燥獲得蛋白粉，蛋 白的提取率為55%。將浸提濾渣用水洗至中性，加入食品級乙酸乙酯10 L攪拌浸提蝦蟹皮， 調整循環水溫度為40°C，浸提12 h后，分離出浸提液A。再向反應器內加入食品級乙醇20 L攪拌浸提蝦蟹皮，提高循環水溫至70°C，浸提12 h分離出浸提液B。將兩次獲得的浸提液 混合經真空濃縮和噴霧干燥獲得蝦紅色素產品，蝦紅素提取率約為92%。向浸提濾渣內加入 濃度為10%過氧化氫溶液，處理4 h后可獲得米白色甲殼素，水洗至中性。向反應器內加入 幾丁質混合酶16 kU，利用0. 1 mmol/L的磷酸緩沖液調整體系pH至6. 8后加入CaCl2至終 濃度為15 mmol/L，調整循環水溫至40°C，轉化48 h后停止反應。打開放料口，分離獲得富 含N-乙酰-D-氨基葡萄糖的轉化液，將轉化液經離子交換樹脂吸附、真空濃縮和冷凍干燥 可獲得N-乙酰-D-氨基葡萄糖晶體116 g。取出反應器內剩余廢渣，烘干稱重，按質量比為 殘渣1 :尿素100 :硫酸銨50 :石膏粉55,獲得抗真菌肥料8. 24 Kg。
[0021] 實施例3說明本發明綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法 將蝦蟹皮沸水浸煮、室溫晾干，機械粉碎過50目的篩，稱取經預處理后的蝦蟹皮1 Kg 加入50 L生物反應器內，再加入質量百分比25%的食品級蘋果酸和醋酸5 L，開啟攪拌。將 反應器置于超聲破碎機內超聲處理90min，超聲功率：100 w，超聲溫度60°C，超聲結束繼續 進行攪拌處理，反應時間24 h。分離浸提液，經真空干燥處理可得檸檬酸-檸檬酸鈣風味補 鈣劑，鈣離子提取率可達79%。將浸提濾渣用水洗至中性，加入木瓜蛋白酶（600 U/mg)4 g， 開啟循環水保持酶解溫度60°C，反應時間為8 h。酶解結束后過濾獲得酶解液。將酶解液 置于沸水浴中滅酶5 min，濃縮酶解液后冷凍干燥獲得蛋白粉，蛋白的提取率為63%。將浸 提濾渣用水洗至中性，加入食品級30 L攪拌正丁醇浸提蝦蟹皮，調整循環水溫度為40°C， 浸提36 h后，分離出浸提液A。再向反應器內加入食品級乙醇30 L攪拌浸提蝦蟹皮，提高 循環水溫至70°C，浸提12 h分離出浸提液B。將兩次獲得的浸提液混合經真空濃縮和噴霧 干燥獲得奸紅色素產品，奸紅素提取率約為89%。向浸提濾漁內加入濃度為10%過氧化氫溶 液，處理4 h后獲得米白色甲殼素，水洗至中性。向反應器內加入幾丁質混合酶16 kU，利用 0. 1 mmol/L的磷酸緩沖液調整體系pH至6. 8后加入CaCl2至終濃度為15 mmol/L，調整循 環水溫至50°C，轉化120 h后停止反應。打開放料口，分離獲得富含N-乙酰-D-氨基葡萄 糖的轉化液，將轉化液經離子交換樹脂吸附、真空濃縮和冷凍干燥可獲得N-乙酰-D-氨基 葡萄糖晶體140 g。取出反應器內剩余廢渣，烘干稱重，按質量比為殘渣1:尿素100:硫酸 銨70 :石膏粉30,獲得抗真菌肥料7. 98 Kg。
[0022] 實施例4說明本發明綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法 將蝦蟹皮沸水浸煮、室溫晾干，機械粉碎過50目的篩，稱取經預處理后的蝦蟹皮1 Kg 加入50 L生物反應器內，再加入質量百分比25%的食品級酒石酸和磷酸20 L，開啟攪拌。將 反應器置于超聲破碎機內超聲處理50min，超聲功率：300 w，超聲溫度60°C，超聲結束繼續 進行攪拌處理，反應時間2 h。分離浸提液，經真空干燥處理可得檸檬酸-檸檬酸鈣風味補 鈣劑，鈣離子提取率可達71%。將浸提濾渣用水洗至中性，加入中性蛋白（600 U/mg)100g， 開啟循環水保持酶解溫度30°C，反應時間為8 h。酶解結束后過濾獲得酶解液。將酶解液置 于沸水浴中滅酶5 min，濃縮酶解液后冷凍干燥獲得蛋白粉，蛋白的提取率為81%。將浸提濾 渣用水洗至中性，加入食品級10 L攪拌正丁醇浸提蝦蟹皮，調整循環水溫度為40°C，浸提 36 h后，分離出浸提液A。再向反應器內加入食品級乙醇30 L攪拌浸提蝦蟹皮，提高循環 水溫至70°C浸提12 h分離出浸，提液B。將兩次獲得的浸提液混合經真空濃縮和噴霧干燥 獲得奸紅色素產品，奸紅素提取率約為94%。向浸提濾漁內加入濃度為10%過氧化氫溶液， 處理6 h后即可獲得米白色甲殼素，水洗甲殼素至中性。向反應器內加入幾丁質混合酶16 kU，利用0. 1 mmol/L的磷酸緩沖液調整體系pH至8后加入CaCl2至終濃度為15 mmol/L，調 整循環水溫至50°C，轉化90 h后停止反應。打開放料口，分離獲得富含N-乙酰-D-氨基葡 萄糖的轉化液，將轉化液經離子交換樹脂吸附、真空濃縮和冷凍干燥可獲得N-乙酰-D-氨 基葡萄糖晶體122 g。取出反應器內剩余廢渣，烘干稱重，按質量比為殘渣1:尿素100:硫 酸銨50 :石膏粉35,獲得抗真菌肥料7. 6 Kg。
[0023] 雖然結合具體實施例對本發明的具體內容進行了詳細的說明，但并非是對本專利 保護范圍的限定。在權利要求書所限定的范圍內，本領域的技術人員不經創造性勞動即可 做出的各種修改和調整仍受本專利保護。
【權利要求】
1. 一種綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法，其特征在于，包括：（1)將清潔烘干的蝦蟹 殼粉碎后依次進行有用物質的回收提取，（2)酶法生產N-乙酰-D-氨基葡萄糖，（3)酶解廢 渣的應用。
2. 根據權利要求1所述的綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法，其特征在于，所述的步 驟（1)中回收提取的順序步驟為：a.蝦蟹皮中礦物質的回收；b.蝦蟹皮中蛋白質的回收； c.蝦蟹皮中色素的回收；d.蝦蟹皮中甲殼素的回收。
3. 根據權利要求2所述的綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法，其特征在于所述步驟a 的具體方法為：將蝦蟹皮沸水浸煮、室溫晾干，機械粉碎；利用食品級有機酸對蝦蟹皮進行 超聲波輔助處理，超聲功率為1〇〇?600 w，超聲溫度為20?60°C，固液比為1 :5?30,經 10?90 min超聲處理后，40-70°C恒溫攪拌浸提，攪拌轉速為50-200rpm，浸提時間為2? 24 h，浸提結束后分離浸提液并經真空干燥處理即得食品級風味補鈣劑。
4. 根據權利要求3所述的綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法，其特征在于，所述的食 品級有機酸為檸檬酸、乳酸、蘋果酸、醋酸、酒石酸、磷酸中的一種或其復合酸。
5. 根據權利要求2所述的綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法，其特征在于所述步驟b 的具體方法為：利用蛋白酶處理浸提步驟a處理后的蝦蟹皮，在適宜的酶解條件下處理4? 8 h，加入蛋白酶占蝦蟹皮總重量的0. 4%?1%，處理溫度30?60°C，酶解結束后分離酶解 液并滅酶、濃縮酶解液、冷凍干燥獲得飼料級蛋白粉。
6. 根據權利要求5所述的綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法，其特征在于，所述的蛋 白酶包括堿性蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶、中性蛋白酶一種或其復合酶。
7. 根據權利要求2所述的綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法，其特征在于所述步驟 c的具體方法為：向步驟b處理后的蝦蟹皮中加入食品級有機溶劑攪拌浸提，固液比為1 : 10?30,浸提溫度：40?70°C，浸提時間為12?36 h，處理結束后分離上清液經真空濃縮 和噴霧干燥獲得蝦紅色素，反應器內所剩固體經濃度為10%過氧化氫溶液氧化劑脫色2-6 h后，水洗烘干獲得米白色甲殼素。
8. 根據權利要求7所述的綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法，其特征在于所述食品級 有機溶劑為乙醇、正丁醇、乙酸乙酯的一種或其復合物。
9. 根據權利要求1所述的綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法，其特征在于，所述步驟 (2) 的具體方法為：向步驟（1)處理蝦蟹皮獲得的米白色甲殼素內加入甲殼素酶、磷酸緩沖 液和金屬離子激發劑進行酶解，酶解溫度30?50°C，體系pH6?8,酶解時間為24-120 h， 酶解結束后分離上清液后經離子交換樹脂吸附、真空濃縮和冷凍干燥獲得N-乙酰-D-氨基 葡萄糖晶體。
10. 根據權利要求1所述的綜合利用蝦蟹皮中有用物質的方法，其特征在于，所述步驟 (3) 的具體方法為：向酶解剩余的濾渣內加入質量比（g/g)的甲殼素 1 :尿素 100?200 :硫 酸銨50?100 :石膏粉30?55制成復合無機氮肥。
【文檔編號】C05G3/00GK104140474SQ201410358121
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】陳可泉, 高聰, 何珣, 張阿磊, 歐陽平凱 申請人:南京工業大學