陳冬年　劉展　武韶華　史燕嬌　張勤

摘要：在超聲波輔助下，以乙二胺四乙酸二鈉為脫鈣劑，NaOH為脫蛋白劑，研究從小龍蝦殼中提取甲殼素的工藝條件。結(jié)果表明，NaOH的加入，不利于CaCO3的溶解；超聲波能顯著提高脫鈣、脫蛋白速率；室溫下最佳脫鈣條件為pH值4～5，乙二胺四乙酸二鈉濃度0.3 mol/L，反應(yīng)時(shí)間80 min；最佳脫蛋白條件為反應(yīng)溫度55 ℃，NaOH濃度 1.5 mol/L，反應(yīng)時(shí)間100 min。

關(guān)鍵詞：超聲波，脫鈣，脫蛋白，甲殼素

中圖分類號(hào)：O657.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1002-1302（2014）01-0236-03

收稿日期：2013-05-20

作者簡(jiǎn)介：陳冬年（1978—），男，江蘇泰興人，碩士，講師，研究方向?yàn)樘烊桓叻肿硬牧现苽渑c改性。Tel：（0523）86150058；E-mail：startonychen@sina.com。甲殼素是由N-乙酰-2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖以β-1，4-糖苷鍵連接形成的多糖，在食品工業(yè)、功能材料、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和輕紡業(yè)中有廣泛應(yīng)用，已成為水產(chǎn)品廢棄物加工利用的研究熱點(diǎn)[1-5]。目前，工業(yè)上主要由蝦蟹等動(dòng)物的甲殼中提取甲殼素，主要過程為在機(jī)械攪拌下用鹽酸對(duì)蝦蟹殼脫鈣，用較高濃度的堿脫蛋白質(zhì)[6]。

鹽酸脫鈣原理為蝦殼中的不溶于水的碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為可溶的鈣而脫去，在脫鈣的同時(shí)，鹽酸也會(huì)破壞甲殼素分子鏈結(jié)構(gòu)。文獻(xiàn)[3-5]報(bào)道EDTA（乙二胺四乙酸或其鈉鹽）可以在不破壞分子鏈的情況下脫鈣，然而，關(guān)于采用何種pH值條件才能取得最佳脫鈣效果的問題，各文獻(xiàn)說法差異較大。

堿脫蛋白的原理為蝦蟹殼中非水溶性的蛋白質(zhì)或與甲殼素共價(jià)結(jié)合的蛋白質(zhì)在堿性條件下發(fā)生水解轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)而脫去。因?yàn)槲r蟹殼中蛋白質(zhì)與其他物質(zhì)緊密復(fù)合在一起，難以分離，所以脫蛋白過程常用堿煮法，耗時(shí)較長(zhǎng)、能耗較高，脫蛋白速率有待提高。文獻(xiàn)[7]報(bào)道超聲波能在溶液中形成特殊的空化效應(yīng)，適合于非均相反應(yīng)。脫蛋白為非均相水解過程，超聲波應(yīng)能提高該過程速率。然而，僅文獻(xiàn)[8]報(bào)道將超聲波應(yīng)用于蝦蟹殼脫鈣脫蛋白提取甲殼素，文獻(xiàn) [9-10] 報(bào)道超聲波應(yīng)用于甲殼素脫乙酰制備殼聚糖。

本研究以乙二胺四乙酸二鈉為脫鈣試劑，NaOH溶液為脫蛋白試劑，探討超聲波輔助下提取甲殼素的方法。

1材料與方法

1.1材料與儀器

蝦殼：市售小龍蝦（克氏原螯蝦）經(jīng)去肉、清洗、自然晾干、粉碎、烘干形成干蝦殼粉；破碎的熟雞蛋白為自制；乙二胺四乙酸二鈉、鹽酸、碳酸鈣、氫氧化鈉、無水乙醇、磷酸等為分析純；考馬斯亮藍(lán)G250為國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；鈣-羧酸指示劑為國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；K-B指示劑為國(guó)家水泥質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心提供；蒸餾水為自制；廣泛pH試紙為上海三愛思試劑有限公司產(chǎn)品。超聲波清洗器KH-400KDV（超聲波功率400 W，頻率40 kHz）為昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司產(chǎn)品；722可見分光光度計(jì)為上海精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；電動(dòng)攪拌器為常州國(guó)華電器有限公司產(chǎn)品。

1.2方法

1.2.1碳酸鈣溶解試驗(yàn)取1 g碳酸鈣粉末，分別加入 0.3 mol/L 的乙二胺四乙酸二鈉溶液或0.25 mol/L的鹽酸，室溫下，置于超聲波清洗器中（攪拌或靜置）反應(yīng)。觀察溶解現(xiàn)象，溶液中沒有固體沉淀、完全停止冒泡且澄清透明，則視碳酸鈣已全部溶解。

1.2.2熟雞蛋白溶解試驗(yàn)取0.5 g破碎的熟雞蛋白，分別加入不同濃度的NaOH溶液，室溫下，置于超聲波清洗器中（攪拌或靜置）反應(yīng)。觀察溶解現(xiàn)象，溶液中沒有固體沉淀且澄清透明，則視熟雞蛋白已全部溶解。

1.2.3蝦殼中提取甲殼素取一定量的干蝦殼粉，加入 0.3 mol/L 的乙二胺四乙酸二鈉溶液，超聲波振蕩反應(yīng)或攪拌反應(yīng)。反應(yīng)中或反應(yīng)后取一定量的上清液，稀釋，用滴定分析法測(cè)定提取液中鈣的濃度，并依測(cè)定結(jié)果計(jì)算脫鈣率。脫鈣完成后，過濾，收集全部濾渣，并用蒸餾水洗滌至中性，干燥。濾渣中加入NaOH溶液，超聲波振蕩反應(yīng)或攪拌反應(yīng)。反應(yīng)中或反應(yīng)后取一定量的上清液，稀釋，用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定稀釋液中蛋白質(zhì)的濃度，并依測(cè)定的蛋白質(zhì)濃度計(jì)算蛋白質(zhì)脫出量。

1.2.4乙二胺四乙酸二鈉脫鈣率計(jì)算取一定質(zhì)量的干蝦殼粉，加入過量的0.25 mol/L鹽酸，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)24 h保證脫鈣完全，按文獻(xiàn)[11]用絡(luò)合滴定法測(cè)定鹽酸脫鈣液中鈣的濃度，依此計(jì)算蝦殼中的鈣含量。取適量稀釋過的乙二胺四乙酸二鈉脫鈣溶液，按文獻(xiàn)[12]用返滴定分析法測(cè)定其中鈣的濃度，根據(jù)稀釋倍數(shù)計(jì)算乙二胺四乙酸二鈉脫出鈣的質(zhì)量。按計(jì)算公式計(jì)算脫鈣率：

脫鈣率=單位質(zhì)量蝦殼脫出鈣的質(zhì)量1單位質(zhì)量蝦殼中含有鈣的質(zhì)量×100%。

1.2.5蛋白質(zhì)脫出量計(jì)算取適量稀釋過的脫蛋白溶液，按文獻(xiàn)[13]用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定此稀釋液中蛋白質(zhì)的濃度，根據(jù)稀釋倍數(shù)計(jì)算脫出的蛋白質(zhì)的質(zhì)量。按計(jì)算公式計(jì)算蛋白質(zhì)脫出量：

蛋白質(zhì)脫出量=脫出蛋白質(zhì)的質(zhì)量1脫鈣脫蛋白前蝦殼的質(zhì)量×100%。

2結(jié)果與分析

2.1乙二胺四乙酸二鈉脫鈣效果

2.1.1乙二胺四乙酸二鈉溶液pH值對(duì)碳酸鈣溶解的影響乙二胺四乙酸（EDTA）和乙二胺四乙酸二鈉（乙二胺四乙酸二鈉）都具有較強(qiáng)的螯合能力，不同文獻(xiàn)報(bào)道用EDTA對(duì)蝦殼脫鈣時(shí)介質(zhì)最佳pH值不一致，何蘭珍等[4]報(bào)道最佳pH值為4；黃俊嫻等[5]報(bào)道最佳pH值為13，并且能在一步中同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫鈣、脫蛋白。由表1可知，乙二胺四乙酸二鈉水溶液能用于脫鈣。靜置時(shí)溶解較慢，攪拌使溶解加快，超聲波能顯著加快碳酸鈣的溶解速度，可能是由于超聲波具有特殊的空化效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)所致。向乙二胺四乙酸二鈉水溶液中加入NaOH會(huì)使溶鈣速率和溶鈣能力顯著下降。這說明加入NaOH會(huì)使溶鈣能力下降，不應(yīng)在強(qiáng)堿性介質(zhì)中用乙二胺四乙酸二鈉對(duì)蝦殼脫鈣，而且乙二胺四乙酸二鈉脫鈣和堿脫蛋白應(yīng)分步進(jìn)行。表1不同pH值乙二胺四乙酸二鈉對(duì)碳酸鈣的溶解效果endprint

處理1溶解條件CaCO3（g）1乙二胺四乙酸二鈉（mL）a1NaOH（g）b1反應(yīng)方式1反應(yīng)前

溶液pH值1前期現(xiàn)象1全部溶解時(shí)間

（min）111.00140101靜置14～51少量氣泡12 160211.00140101攪拌14～51較多氣泡1180311.00140101超聲14～51大量氣泡150411.00140111超聲19～101無氣泡1360511.0014012.81超聲113～141無氣泡1-c611.001鹽酸d101靜置1未測(cè)1泡沫溢出11注：a.飽和的乙二胺四乙酸二鈉水溶液，濃度為0.3 mol/L；b.固體氫氧化鈉；c.長(zhǎng)時(shí)間都不能完全溶解；d.用40 mL 0.25 mol/L鹽酸代替0.3 mol/L乙二胺四乙酸二鈉水溶液。

2.1.2反應(yīng)方式對(duì)脫鈣效果的影響室溫下，用0.3 mol/L的乙二胺四乙酸二鈉溶液對(duì)干蝦殼粉進(jìn)行脫鈣，固液比為 1 g ∶16 mL，反應(yīng)時(shí)間為50 min，分別采用攪拌和超聲波輔助兩種反應(yīng)方式。由表2可知，在相同條件下，超聲波振蕩比機(jī)械攪拌更能促進(jìn)脫鈣。

2.1.3反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫鈣的影響室溫下在超聲波輔助下，用0.3 mol/L的乙二胺四乙酸二鈉溶液對(duì)干蝦殼粉進(jìn)行脫鈣，固液比為1 g ∶16 mL。由圖1可知，脫鈣時(shí)間越長(zhǎng)，脫鈣效果越好，80 min時(shí)脫鈣率即達(dá)96.8%，其后脫鈣率有緩慢增長(zhǎng)，到120 min時(shí)脫鈣率達(dá)98.4%。若對(duì)甲殼素脫鈣率要求不高，則以80 min為最佳脫鈣時(shí)間，以提高脫鈣效率。Aline等報(bào)道025 mol/L的鹽酸15 min即可脫鈣完全[14]。這說明，即使有超聲波輔助，0.3 mol/L的乙二胺四乙酸二鈉水溶液的脫鈣速率仍不及0.25 mol/L的鹽酸。因此，相比乙二胺四乙酸二鈉，鹽酸是更高效的脫鈣劑；若對(duì)提取出的甲殼素分子量沒有要求，應(yīng)選用鹽酸作脫鈣劑，因?yàn)槊撯}時(shí)間可以較短；若要求提取出高分子量的甲殼素，則可選用乙二胺四乙酸二鈉為脫鈣劑，但脫鈣時(shí)間應(yīng)比較長(zhǎng)。

2.2脫蛋白

2.2.1NaOH溶液對(duì)脫蛋白效果的影響以高脫鈣率的蝦殼渣為原料，用不同濃度的NaOH溶液進(jìn)行脫蛋白試驗(yàn)，固液比為1 g ∶16 mL，超聲時(shí)間為60 min，反應(yīng)溫度為65 ℃。由圖2可知，NaOH濃度較低時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)脫出的蛋白質(zhì)較少，這是由于在此條件下蛋白質(zhì)水解反應(yīng)較慢。隨NaOH濃度增加，蛋白質(zhì)水解反應(yīng)加快，單位時(shí)間內(nèi)脫出的蛋白質(zhì)增多，NaOH濃度在1.5 mol/L時(shí)蛋白質(zhì)脫出量最高。但當(dāng)NaOH濃度超過1.5 mol/L時(shí)，測(cè)得的蛋白質(zhì)脫出量反而有所降低。

2.2.2反應(yīng)溫度對(duì)脫蛋白效果的影響以高脫鈣率的蝦殼渣為原料，在不同溫度下進(jìn)行脫蛋白試驗(yàn)，固液比為 1 g ∶16 mL，超聲時(shí)間為60 min，NaOH溶液濃度為 1.5 mol/L。由圖3可知，在35～75 ℃范圍內(nèi)，55 ℃時(shí)蛋白質(zhì)脫出量最多。溫度低于55 ℃時(shí)，因?yàn)樗夥磻?yīng)較慢，所以單位時(shí)間內(nèi)蛋白質(zhì)脫出量較少。溫度高于55 ℃，可能因?yàn)榈鞍踪|(zhì)變性，所以水解反應(yīng)反而較慢，單位時(shí)間內(nèi)蛋白質(zhì)脫出量也會(huì)較少。因此，55 ℃為最佳脫蛋白反應(yīng)溫度。

2.2.3反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫蛋白的影響以高脫鈣率的蝦殼渣為原料，在固液比為1 g ∶16 mL，NaOH溶液濃度為 1.5 mol/L，反應(yīng)溫度為55 ℃條件下，進(jìn)行脫蛋白試驗(yàn)。從圖4可以看出，蛋白質(zhì)脫出量隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到100 min后蛋白質(zhì)脫出量幾乎不發(fā)生變化，因此綜合考慮脫蛋白效果和能耗，以100 min作為最佳反應(yīng)時(shí)間。

2.2.4操作方式對(duì)脫蛋白的影響以高脫鈣率的蝦殼渣為原料，在固液比為1 g ∶16 mL，NaOH溶液濃度為 1.5 mol/L，反應(yīng)溫度為55 ℃，反應(yīng)時(shí)間為100 min條件下，分別用超聲波振蕩法和機(jī)械攪拌法進(jìn)行脫蛋白試驗(yàn)。表3數(shù)據(jù)說明，相比于機(jī)械攪拌，超聲波振蕩能顯著提高蝦殼渣中蛋白質(zhì)的脫出量。

表3反應(yīng)方式對(duì)脫蛋白的影響

反應(yīng)方式1蛋白質(zhì)脫出量（%）機(jī)械攪拌12.7超聲波振蕩18.8

3結(jié)論

超聲波輔助法相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌法能顯著提高脫鈣和脫蛋白的速率。在超聲波輔助下，從蝦殼中提取甲殼素的較佳工藝條件為：乙二胺四乙酸二鈉為0.3 mol/L，脫鈣時(shí)間為 80 min，脫鈣溫度為室溫；NaOH溶液濃度為1.5 mol/L，脫蛋白溫度為 55 ℃，脫蛋白時(shí)間為100 min。較佳工藝條件下提取出的粗甲殼素呈淺粉白色，若需獲得白色甲殼素，尚需進(jìn)行脫色處理。

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處理1溶解條件CaCO3（g）1乙二胺四乙酸二鈉（mL）a1NaOH（g）b1反應(yīng)方式1反應(yīng)前

溶液pH值1前期現(xiàn)象1全部溶解時(shí)間

（min）111.00140101靜置14～51少量氣泡12 160211.00140101攪拌14～51較多氣泡1180311.00140101超聲14～51大量氣泡150411.00140111超聲19～101無氣泡1360511.0014012.81超聲113～141無氣泡1-c611.001鹽酸d101靜置1未測(cè)1泡沫溢出11注：a.飽和的乙二胺四乙酸二鈉水溶液，濃度為0.3 mol/L；b.固體氫氧化鈉；c.長(zhǎng)時(shí)間都不能完全溶解；d.用40 mL 0.25 mol/L鹽酸代替0.3 mol/L乙二胺四乙酸二鈉水溶液。

2.1.2反應(yīng)方式對(duì)脫鈣效果的影響室溫下，用0.3 mol/L的乙二胺四乙酸二鈉溶液對(duì)干蝦殼粉進(jìn)行脫鈣，固液比為 1 g ∶16 mL，反應(yīng)時(shí)間為50 min，分別采用攪拌和超聲波輔助兩種反應(yīng)方式。由表2可知，在相同條件下，超聲波振蕩比機(jī)械攪拌更能促進(jìn)脫鈣。

2.1.3反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫鈣的影響室溫下在超聲波輔助下，用0.3 mol/L的乙二胺四乙酸二鈉溶液對(duì)干蝦殼粉進(jìn)行脫鈣，固液比為1 g ∶16 mL。由圖1可知，脫鈣時(shí)間越長(zhǎng)，脫鈣效果越好，80 min時(shí)脫鈣率即達(dá)96.8%，其后脫鈣率有緩慢增長(zhǎng)，到120 min時(shí)脫鈣率達(dá)98.4%。若對(duì)甲殼素脫鈣率要求不高，則以80 min為最佳脫鈣時(shí)間，以提高脫鈣效率。Aline等報(bào)道025 mol/L的鹽酸15 min即可脫鈣完全[14]。這說明，即使有超聲波輔助，0.3 mol/L的乙二胺四乙酸二鈉水溶液的脫鈣速率仍不及0.25 mol/L的鹽酸。因此，相比乙二胺四乙酸二鈉，鹽酸是更高效的脫鈣劑；若對(duì)提取出的甲殼素分子量沒有要求，應(yīng)選用鹽酸作脫鈣劑，因?yàn)槊撯}時(shí)間可以較短；若要求提取出高分子量的甲殼素，則可選用乙二胺四乙酸二鈉為脫鈣劑，但脫鈣時(shí)間應(yīng)比較長(zhǎng)。

2.2脫蛋白

2.2.1NaOH溶液對(duì)脫蛋白效果的影響以高脫鈣率的蝦殼渣為原料，用不同濃度的NaOH溶液進(jìn)行脫蛋白試驗(yàn)，固液比為1 g ∶16 mL，超聲時(shí)間為60 min，反應(yīng)溫度為65 ℃。由圖2可知，NaOH濃度較低時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)脫出的蛋白質(zhì)較少，這是由于在此條件下蛋白質(zhì)水解反應(yīng)較慢。隨NaOH濃度增加，蛋白質(zhì)水解反應(yīng)加快，單位時(shí)間內(nèi)脫出的蛋白質(zhì)增多，NaOH濃度在1.5 mol/L時(shí)蛋白質(zhì)脫出量最高。但當(dāng)NaOH濃度超過1.5 mol/L時(shí)，測(cè)得的蛋白質(zhì)脫出量反而有所降低。

2.2.2反應(yīng)溫度對(duì)脫蛋白效果的影響以高脫鈣率的蝦殼渣為原料，在不同溫度下進(jìn)行脫蛋白試驗(yàn)，固液比為 1 g ∶16 mL，超聲時(shí)間為60 min，NaOH溶液濃度為 1.5 mol/L。由圖3可知，在35～75 ℃范圍內(nèi)，55 ℃時(shí)蛋白質(zhì)脫出量最多。溫度低于55 ℃時(shí)，因?yàn)樗夥磻?yīng)較慢，所以單位時(shí)間內(nèi)蛋白質(zhì)脫出量較少。溫度高于55 ℃，可能因?yàn)榈鞍踪|(zhì)變性，所以水解反應(yīng)反而較慢，單位時(shí)間內(nèi)蛋白質(zhì)脫出量也會(huì)較少。因此，55 ℃為最佳脫蛋白反應(yīng)溫度。

2.2.3反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫蛋白的影響以高脫鈣率的蝦殼渣為原料，在固液比為1 g ∶16 mL，NaOH溶液濃度為 1.5 mol/L，反應(yīng)溫度為55 ℃條件下，進(jìn)行脫蛋白試驗(yàn)。從圖4可以看出，蛋白質(zhì)脫出量隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到100 min后蛋白質(zhì)脫出量幾乎不發(fā)生變化，因此綜合考慮脫蛋白效果和能耗，以100 min作為最佳反應(yīng)時(shí)間。

2.2.4操作方式對(duì)脫蛋白的影響以高脫鈣率的蝦殼渣為原料，在固液比為1 g ∶16 mL，NaOH溶液濃度為 1.5 mol/L，反應(yīng)溫度為55 ℃，反應(yīng)時(shí)間為100 min條件下，分別用超聲波振蕩法和機(jī)械攪拌法進(jìn)行脫蛋白試驗(yàn)。表3數(shù)據(jù)說明，相比于機(jī)械攪拌，超聲波振蕩能顯著提高蝦殼渣中蛋白質(zhì)的脫出量。

表3反應(yīng)方式對(duì)脫蛋白的影響

反應(yīng)方式1蛋白質(zhì)脫出量（%）機(jī)械攪拌12.7超聲波振蕩18.8

3結(jié)論

超聲波輔助法相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌法能顯著提高脫鈣和脫蛋白的速率。在超聲波輔助下，從蝦殼中提取甲殼素的較佳工藝條件為：乙二胺四乙酸二鈉為0.3 mol/L，脫鈣時(shí)間為 80 min，脫鈣溫度為室溫；NaOH溶液濃度為1.5 mol/L，脫蛋白溫度為 55 ℃，脫蛋白時(shí)間為100 min。較佳工藝條件下提取出的粗甲殼素呈淺粉白色，若需獲得白色甲殼素，尚需進(jìn)行脫色處理。

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處理1溶解條件CaCO3（g）1乙二胺四乙酸二鈉（mL）a1NaOH（g）b1反應(yīng)方式1反應(yīng)前

溶液pH值1前期現(xiàn)象1全部溶解時(shí)間

（min）111.00140101靜置14～51少量氣泡12 160211.00140101攪拌14～51較多氣泡1180311.00140101超聲14～51大量氣泡150411.00140111超聲19～101無氣泡1360511.0014012.81超聲113～141無氣泡1-c611.001鹽酸d101靜置1未測(cè)1泡沫溢出11注：a.飽和的乙二胺四乙酸二鈉水溶液，濃度為0.3 mol/L；b.固體氫氧化鈉；c.長(zhǎng)時(shí)間都不能完全溶解；d.用40 mL 0.25 mol/L鹽酸代替0.3 mol/L乙二胺四乙酸二鈉水溶液。

2.1.2反應(yīng)方式對(duì)脫鈣效果的影響室溫下，用0.3 mol/L的乙二胺四乙酸二鈉溶液對(duì)干蝦殼粉進(jìn)行脫鈣，固液比為 1 g ∶16 mL，反應(yīng)時(shí)間為50 min，分別采用攪拌和超聲波輔助兩種反應(yīng)方式。由表2可知，在相同條件下，超聲波振蕩比機(jī)械攪拌更能促進(jìn)脫鈣。

2.1.3反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫鈣的影響室溫下在超聲波輔助下，用0.3 mol/L的乙二胺四乙酸二鈉溶液對(duì)干蝦殼粉進(jìn)行脫鈣，固液比為1 g ∶16 mL。由圖1可知，脫鈣時(shí)間越長(zhǎng)，脫鈣效果越好，80 min時(shí)脫鈣率即達(dá)96.8%，其后脫鈣率有緩慢增長(zhǎng)，到120 min時(shí)脫鈣率達(dá)98.4%。若對(duì)甲殼素脫鈣率要求不高，則以80 min為最佳脫鈣時(shí)間，以提高脫鈣效率。Aline等報(bào)道025 mol/L的鹽酸15 min即可脫鈣完全[14]。這說明，即使有超聲波輔助，0.3 mol/L的乙二胺四乙酸二鈉水溶液的脫鈣速率仍不及0.25 mol/L的鹽酸。因此，相比乙二胺四乙酸二鈉，鹽酸是更高效的脫鈣劑；若對(duì)提取出的甲殼素分子量沒有要求，應(yīng)選用鹽酸作脫鈣劑，因?yàn)槊撯}時(shí)間可以較短；若要求提取出高分子量的甲殼素，則可選用乙二胺四乙酸二鈉為脫鈣劑，但脫鈣時(shí)間應(yīng)比較長(zhǎng)。

2.2脫蛋白

2.2.1NaOH溶液對(duì)脫蛋白效果的影響以高脫鈣率的蝦殼渣為原料，用不同濃度的NaOH溶液進(jìn)行脫蛋白試驗(yàn)，固液比為1 g ∶16 mL，超聲時(shí)間為60 min，反應(yīng)溫度為65 ℃。由圖2可知，NaOH濃度較低時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)脫出的蛋白質(zhì)較少，這是由于在此條件下蛋白質(zhì)水解反應(yīng)較慢。隨NaOH濃度增加，蛋白質(zhì)水解反應(yīng)加快，單位時(shí)間內(nèi)脫出的蛋白質(zhì)增多，NaOH濃度在1.5 mol/L時(shí)蛋白質(zhì)脫出量最高。但當(dāng)NaOH濃度超過1.5 mol/L時(shí)，測(cè)得的蛋白質(zhì)脫出量反而有所降低。

2.2.2反應(yīng)溫度對(duì)脫蛋白效果的影響以高脫鈣率的蝦殼渣為原料，在不同溫度下進(jìn)行脫蛋白試驗(yàn)，固液比為 1 g ∶16 mL，超聲時(shí)間為60 min，NaOH溶液濃度為 1.5 mol/L。由圖3可知，在35～75 ℃范圍內(nèi)，55 ℃時(shí)蛋白質(zhì)脫出量最多。溫度低于55 ℃時(shí)，因?yàn)樗夥磻?yīng)較慢，所以單位時(shí)間內(nèi)蛋白質(zhì)脫出量較少。溫度高于55 ℃，可能因?yàn)榈鞍踪|(zhì)變性，所以水解反應(yīng)反而較慢，單位時(shí)間內(nèi)蛋白質(zhì)脫出量也會(huì)較少。因此，55 ℃為最佳脫蛋白反應(yīng)溫度。

2.2.3反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫蛋白的影響以高脫鈣率的蝦殼渣為原料，在固液比為1 g ∶16 mL，NaOH溶液濃度為 1.5 mol/L，反應(yīng)溫度為55 ℃條件下，進(jìn)行脫蛋白試驗(yàn)。從圖4可以看出，蛋白質(zhì)脫出量隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到100 min后蛋白質(zhì)脫出量幾乎不發(fā)生變化，因此綜合考慮脫蛋白效果和能耗，以100 min作為最佳反應(yīng)時(shí)間。

2.2.4操作方式對(duì)脫蛋白的影響以高脫鈣率的蝦殼渣為原料，在固液比為1 g ∶16 mL，NaOH溶液濃度為 1.5 mol/L，反應(yīng)溫度為55 ℃，反應(yīng)時(shí)間為100 min條件下，分別用超聲波振蕩法和機(jī)械攪拌法進(jìn)行脫蛋白試驗(yàn)。表3數(shù)據(jù)說明，相比于機(jī)械攪拌，超聲波振蕩能顯著提高蝦殼渣中蛋白質(zhì)的脫出量。

表3反應(yīng)方式對(duì)脫蛋白的影響

反應(yīng)方式1蛋白質(zhì)脫出量（%）機(jī)械攪拌12.7超聲波振蕩18.8

3結(jié)論

超聲波輔助法相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌法能顯著提高脫鈣和脫蛋白的速率。在超聲波輔助下，從蝦殼中提取甲殼素的較佳工藝條件為：乙二胺四乙酸二鈉為0.3 mol/L，脫鈣時(shí)間為 80 min，脫鈣溫度為室溫；NaOH溶液濃度為1.5 mol/L，脫蛋白溫度為 55 ℃，脫蛋白時(shí)間為100 min。較佳工藝條件下提取出的粗甲殼素呈淺粉白色，若需獲得白色甲殼素，尚需進(jìn)行脫色處理。

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