蛋壳壳膜分离技术的研究

摘要：蛋壳主要由石灰质真壳和壳下膜2个部分组成，石灰质真壳中含有大量碳酸钙，是一种天然绿色的钙源;壳下膜中含有N -乙酰氨基葡萄糖半乳糖硫酸软骨素、氨基酸等多种可溶性高分子化合物。如何能采取方法对壳膜进行有效分离，使其物尽其用，可以充分挖掘蛋壳中潜在的利用价值，还可以从源头上减少垃圾排放量，有利于保护赖以生存的生态环境。通过介绍目前国内外3种壳膜分离的方法，阐述了每种方法的优缺点，为有效利用蛋壳壳膜资源提供了科学依据。

关键词：蛋壳;分离;技术;研究

中图分类号：TS253      文献标志码：A    doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2020.02.051

Abstract：The eggshell is mainly composed of two parts：the calcareous shell and the lower shell，the calcareous shell contains a large amount of calcium carbonate，which is a natural green calcium source;the undercoat contains N-acetylglucosamine galactose sulfate chondroitin. A variety of soluble polymer compounds such as amino acids. How can we take effective measures to separate the shell membrane and make it use its best，which can fully exploit the potential utilization value of the eggshell，and reduce the amount of waste discharged from the source，which is conducive to protecting the ecological environment on which we depend. This paper mainly introduced the methods of separation of three kinds of shell membranes at home and abroad，and expounded the advantages and disadvantages of each method，which provided a scientific basis for the effective utilization of eggshell membrane resources.

Key words：eggshell;separation;technology;research

蛋壳是禽蛋的重要组成部分，从外向内主要分为石灰质真壳和壳下膜2个部分，真壳部分的主要成分为CaCO3，是一种天然优质的绿色钙源，将其适当处理后可转化制得乳酸钙、葡萄糖酸钙、乙酸钙等生物有机钙产品，可用作医用钙强化剂和食品添加剂;壳下膜主要由蛋白膜和蛋壳内膜组成，是位于蛋壳与蛋清之间的纤维状薄膜。壳下膜中含有N -乙酰氨基葡萄糖半乳糖、葡萄糖醛酸、透明质酸、硫酸软骨素、氨基酸等可溶性高分子化合物，可以广泛应用于医药和护肤用品。研究表明，壳下膜还可用作生物吸附剂[1]、酶生物传感器固定化膜[2]、生物矿化调控基质[3]、新型药物控释及医用包扎材 料[4]等。当前，我国上海、北京、深圳等地已开始实行垃圾分类处理，如果能将属于湿垃圾的蛋壳进行资源化利用，对其壳膜进行有效分离，使其物尽所用，不仅可以消除廢弃蛋壳对环境造成的污染，而且可以充分挖掘蛋壳这种天然无毒生物组织中潜藏的利用价值，从而达到保护人类赖以生存的生态环境的目的。

1   蛋壳壳膜分离方法

目前，国内对蛋壳进行壳膜分离主要是将收集的蛋壳经过清洗、干燥、粉碎处理后，分别采用物理法、化学法[5]或生物酶法对其进行处理，使蛋壳膜和真壳发生脱离，再进行分类回收，从而达到壳膜分离的目的。

1.1   物理法

由于蛋壳的石灰质真壳和壳下膜具有不同质量比例和机械强度，可以将其粉碎后加入水中，通过搅拌使壳膜发生分离，然后静置分层，干燥后分别获取蛋壳粉和蛋膜粉，这就是物理法壳膜分离。李涛等人[6]研究了水对鸡蛋壳与蛋膜分离的影响，并分别以蛋壳收率和蛋膜收率为指标摸索出了最佳分离条件，取得较好的壳膜分离效果。王瑞环等人[7]将蛋壳粉碎后过80目分样筛，再利用水对蛋壳细粉进行浮选分离，最终蛋膜得率达到2.20%，回收的蛋膜粉中钙残留率为3.30%。迟媛等人[8]设计制造了一种机械搅拌式鸡蛋壳膜分离装置，通过试验研究发现以膜回收率最大化为指标时，得到了该种壳膜分离装置在搅拌转速168 200 r/min，搅拌时间8.515 min，料液比1∶120，温度20 ℃时的膜回收率可达68%以上。采用物理法进行壳膜分离具有条件简单、污染小等优点，但膜回收率不高，且回收的蛋膜中还残留了部分蛋壳，对其后续的利用造成影响。

1.2   化学法

通过扫描电镜可以发现，蛋壳膜与真壳的连接主要是因为真壳部分最内层的乳头层上的乳头核心与蛋壳膜纤维连接并嵌于蛋壳膜纤维网中，只要破坏了二者的连接关系就能使蛋壳壳膜发生有效分离。化学法壳膜分离就是利用化学试剂作用于乳头层中的碳酸钙，使其发生溶解，破坏乳头核心与蛋壳膜纤维的连接，从而达到壳膜分离的目的。仝其根等人[9]采用酸浸法进行壳膜分离，取得了较好的效果，研究发现将20 mL浓盐酸加入300 mL水和100 g蛋壳的混合体中，经过充分搅拌、浸泡30 min，干燥后壳与膜的收率分别可达到85.1%和92.6%。徐红华等人[10]系统研究了乳酸、盐酸、醋酸、柠檬酸、氢氧化钠和碳酸氢钠等6种化学试剂的壳膜分离效果，最终确定选择醋酸作为壳膜分离剂可以达到较理想的壳膜分离效果。聂珍媛等人[11]将蛋壳置于水中，通过机械碾压、筛选进行初分，再采用稀酸处理，使黏附在初分后蛋壳膜上的少量石灰壳溶解分离。采用该方法得到蛋壳膜回收率可达79.0%，蛋膜中钙残存量小于0.29%;石灰壳回收率达93%，石灰壳中膜残存量小于0.48%。王岩等人[12]采用盐酸溶液作为壳膜分离剂对鸡蛋壳膜进行分离，并引入响应面分析方法对分离工艺条件进行优化，通过建立回归模型分析显示盐酸浓度对蛋壳回收率的影响最大。苏彦文等人[13]研究了强酸、弱酸、中性和强碱等化学试剂对壳膜分离提取效果的影响，结果表明采用盐酸湿式机械粉碎鲜蛋壳的方法最适宜高效、快速、分离、提取壳下膜。采用化学法进行壳膜分离大大提高了蛋膜的回收率，降低了回收蛋膜中蛋壳的残留量，但添加的化学试剂不仅增加了分离成本，反应产生的残液还会对生态环境造成污染。

1.3   生物酶法

蛋壳壳下膜中主要成分中90%为蛋白质，此外还含有少量的脂类、碳水化合物和无机物。因此，可以利用各种生物蛋白酶对壳下膜进行生物酶解，使壳下膜与真壳相连的糖蛋白微细纤维发生水解，降低它们之间的结合力[14-15]，从而达到壳膜分离的目的。赵玉红等人[16]采用酶法从鸡蛋壳膜中提取透明质酸，研究了各因素对透明质酸提取量影响，确定了胰蛋白酶提取透明质酸的最佳工艺条件。李逢振[17]选用了碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶进行酶法壳膜分离，并与物理法、化学法进行了对比分析。结果表明，使用等量的蛋壳原料进行壳膜分离，酶法回收的蛋膜量最多。汪宝欢等人[18]专门针对蛋膜蛋白酶法改性后溶解性能的变化进行了试验研究，并分析水解物的其他功能特性。胡徐登等人[19]采用双酶水解的方法对鸭蛋内膜进行水解，并从中提取黏多糖，取得了较好的试验效果。牛明福等人[20]用蛋白酶对鸡蛋壳内膜进行酶解，并对酶解液的抑菌效果进行了测定，通过响应面法进一步优化了酶解工艺条件。由此可见，采用生物酶法进行壳膜分离是完全可行的，选用不同蛋白酶对蛋壳壳膜进行酶解分离，还可以根据酶解液中所含的物质进行回收利用，充分挖掘了壳下膜的利用价值，但是生物酶法对试验反应条件要求高，且各种蛋白酶的价格普遍比较高，从而增加了壳膜分离的生产成本。

2   结语

对蛋壳壳膜进行有效分离，有利于对蛋壳真壳和壳下膜进行分类利用，两者转化生产的生物有机钙、硫酸软骨素、抗氧化多肽等产品具有成本低、价值高、应用前景广阔等优点。有利于充分挖掘蛋壳中潜在的利用价值，使其变废为宝，减少对生态环境的污染。综上所述，物理法、化学法和生物酶法均能对蛋壳壳膜进行有效的分离，但各自都存在一些优点和不足之处。因此，需要进一步开拓思路，深入研究创新壳膜分离方法，提高壳膜分离效果。

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