南美白对虾干虾壳甲壳素提取工艺比较及蛋白质回收

夏琪等

摘要：以南美白对虾（Penaeus vannamei）干虾壳为原料，采用5种方法提取甲壳素，同时对蛋白质进行回收，得出从干虾壳中提取制备食品级甲壳素最优方案。结果表明，方法Ⅴ为最优方案，即虾壳预处理为5 mm大小，10%柠檬酸浸泡13 h， 10% NaOH于97 ℃处理3 h，再经过10% H2O2 80 ℃水浴浸泡2 h氧化脱色，处理过程中料液比（m∶V，g∶mL）均为1∶10，可制得残留氮量2.20%、灰分含量1.33%、产率为25.16%的食品级甲壳素。产生的废液采用乙醇沉淀法回收蛋白质可减少污染，节约成本。

关键词：南美白对虾（Penaeus vannamei）；干虾壳；甲壳素；蛋白质；回收

中图分类号：TS254.9 文献标识码：A 文章编号：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＼

甲壳素是一种天然高分子聚合物，是自然界除蛋白质之外数量最多的含氮有机高分子，广泛存在于甲壳纲动物虾、蟹等的外壳和骨骼中，常与钙、蛋白质等结合在一起构成生物体的支撑组织[1]。地球上每年生物合成量约有100亿t，产量仅次于纤维素，是地球上的第二大可再生资源，参与生态系统中的碳、氮循环，对地球的环境和生态保护起着十分重要的调控作用。因此，甲壳素资源的开发与应用研究受到了国内外学者的广泛重视，其范围涉及到农业、工业、医药卫生、日用化工、食品保健、印染、环保、酶的固定化载体、金属的提取与回收以及功能膜材料等诸多领域[2，3]。

较常见的甲壳素制取方法有HacKman法和Shimahara法[4]，这些方法是利用稀碱除去蛋白质，再用稀酸除去碳酸钙，得到较纯的甲壳素。一般来说，优质的甲壳素常常以灰分含量及残留氮量作为参考依据，以上含量以低者为佳，高者为劣。其制取法最为常见的有化学法、生化发酵法和微生物法，而其中最具商业经济开发应用规模的是化学法。因此本试验选取南美白对虾（Penaeus vannamei）干虾壳制备甲壳素，对5种甲壳素制备工艺流程进行比较优化，为有效利用生物资源提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

材料及试剂：南美白对虾干虾壳，福建省诏安县海利水产食品有限公司提供；所用试剂均为分析纯。

仪器设备：循环式真空泵（SHZ-DⅢ型），予华仪器有限责任公司；高速万能粉碎机（FW.80型）， 天津泰斯特仪器有限公司；马弗炉（SX-4-10），建力电炉制造有限公司；凯式定氮仪（K9840）， 奥卓生物科技有限公司；数显鼓风干燥箱（GZX-9240MBE），上海博讯实业有限公司医疗设备厂；高速冷冻离心机（GL-24M），长沙湘麓离心机仪器有限公司。

1.2 甲壳素制备方法

以下5种甲壳素制备方法中，料液比均为质量体积比（m∶V，g∶mL）。

1.2.1 方法Ⅰ制备甲壳素[5] ①脱蛋白。准确称取南美白对虾干虾壳10 g，加入100 mL 2.5 mol/L NaOH 溶液，持续搅拌6 h。停止搅拌，捞出虾壳，再加入100 mL 2.5 mol/L NaOH 溶液浸泡24 h。2次浸泡完成后将虾壳捞出，经纱布过滤后水洗至中性。于103 ℃烘箱烘干称重。②脱盐。将脱蛋白后的虾壳加入100 mL 1 mol/L HCl溶液搅拌反应30 min，捞出虾壳，再用100 mL 1 mol/L HCl溶液搅拌反应30 min，经纱布过滤后用大量水洗至中性，于103 ℃烘箱烘干称重。③脱色。脱蛋白脱盐后的甲壳素为基本呈白色并带红色的片状物，加入无水乙醇（料液比为1∶5），加热回流1 h。过滤后所得沉淀用清水漂洗，再置于0.1% KMnO4溶液（料液比为1∶2）浸泡1 h。然后过滤，用1% NaHSO3溶液（料液比为1∶2）浸泡1 h，水洗后于110 ℃烘箱烘干，得到灰白色的甲壳素成品。