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        南美白對蝦干蝦殼甲殼素提取工藝比較及蛋白質(zhì)回收

        2015-09-09 23:01:29夏琪等
        湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015年15期
        關(guān)鍵詞:南美白對蝦甲殼素回收

        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(jìn)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(xiàn)標(biāo)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(jī)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(hù)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(xué)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(xué)法、生化發(fā)酵法和微生物法,而其中最具商業(yè)經(jīng)濟(jì)開發(fā)應(yīng)用規(guī)模的是化學(xué)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(jìn)行比較優(yōu)化,為有效利用生物資源提供科學(xué)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(zé)任公司;高速萬能粉碎機(jī)(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(fēng)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(jī)(GL-24M),長沙湘麓離心機(jī)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(zhǔn)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。

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