地产龙虾壳提取甲壳素及其废水的综合利用

提取甲壳素的乳酸菌发酵工艺优化摘要：以地产克氏螯虾（Procambarus clarkii）虾壳为原料，采用乳酸菌（Lactococcus lactis）发酵的方法提取甲壳素，并对发酵工艺进行优化研究。

结果表明，发酵的最佳工艺组合为发酵温度37 ℃，发酵时间96 h，葡萄糖加入量5%，固液比1.0∶3.0（m/V，g∶mL），发酵起始pH 5.5。

采用上述组合，所得甲壳素产率达13.9%。

该工艺具有显著的经济效益和社会效益，具有良好的应用前景。

关键词：甲壳素；制备；乳酸菌（Lactococcus lactis）发酵；克氏螯虾（Procambarus clarkii）虾壳甲壳素（Chitin）又名几丁质、壳多糖、甲壳质、聚乙酰氨基葡萄糖等，化学名称为（1，4）-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖，分子式为（C8H13NO5）n，它是由N-乙酰-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖以β-1，4-糖苷键连接的一种乙酰氨基葡萄糖。

甲壳素是人类继发现淀粉、纤维素之后在地球上发现的第三大生物资源，广泛存在于虾、蟹、昆虫等动物的外壳及植物的细胞壁中，是一种重要的天然高分子多糖。

在甲壳素被发现的一个多世纪以来，人们对该类化合物进行了大量的基础研究和应用研究，揭示了其在医药、农业、日化、轻纺、环保等领域广泛的应用价值[1-3]。

目前，国内外主要采用传统的化学方法生产甲壳素，生产工艺相对简单，但生产过程中大量使用强酸、强碱会导致严重的环境污染，同时造成水资源的严重浪费。

可以说，高污染及浪费水资源已成为影响甲壳素产业生存与发展的瓶颈，严重制约了该产业的持续健康发展。

而采用生物工艺，即通过微生物的发酵作用代替化学工艺制备甲壳素，正成为甲壳素生产工艺研究的热点[4，5]。

本研究以地产克氏螯虾（Procambarus clarkii）（俗称小龙虾）虾壳为原料，采用乳酸菌（Lactococcus lactis）纯种发酵的方法制备甲壳素，以期为甲壳素这一重要生物资源的更好利用以及中国甲壳素生产企业的技术革新提供新的有效途径。

小龙虾壳中甲壳素的提取及壳聚糖的制备摘要：以小龙虾（Procambarus clarkii）壳为原料，分别采用HCl溶液和NaOH溶液处理脱除小龙虾壳中的矿物质和蛋白质，提取甲壳素，用NaOH溶液处理甲壳素脱乙酰基制备壳聚糖。

通过单因素试验优化甲壳素提取过程中的HCl溶液浓度及浸泡时间、NaOH溶液浓度及处理时间，并采用正交设计考察NaOH溶液质量分数、处理温度和时间对壳聚糖脱乙酰度的影响。

结果表明，优化的甲壳素提取工艺条件为，在室温下用1.0 mol/L的HCl溶液浸泡24 h后倾去酸液，水洗至中性，然后在90～100 ℃用2.0 mol/L的NaOH溶液处理4 h，甲壳素提取率为16.52%。

壳聚糖制备的最佳工艺条件为NaOH溶液质量分数50%、温度90 ℃、保温时间3 h。

干燥后的壳聚糖水分含量为3.21%，灰分为0.89%～1.00%，脱乙酰度为75.3%，黏度为18.7 mPa·s。

关键词：小龙虾（Procambarus clarkii）壳；甲壳素；壳聚糖中图分类号：S985.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）13-3120-04甲壳素（Chitin），又名几丁质，是一种氨基多糖，主要存在于节肢动物如虾、蟹的外壳和真菌及一些藻类植物的细胞壁中，是仅次于纤维素的第二大可再生资源[1]。

壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的产物，是天然多糖中惟一的碱性多糖，具有许多特殊的物理化学性质和生理功能[2]，被认为是继蛋白质、脂肪、糖类、维生素和无机盐之后的第六大生命要素[3]。

目前，甲壳素/壳聚糖及其衍生物在食品、材料科学、医药科学、微生物学、免疫学、农业等方面有重要的应用价值[4]，现已成为最热门的研究领域之一。

我国目前加工提取甲壳素和壳聚糖的主要原料是海虾和海蟹壳等[5]，用淡水虾壳制备甲壳素和壳聚糖的报道尚不多见。

小龙虾学名为克氏原螯虾（Procambarus clarkii），也叫红螯虾，是一个淡水小龙虾种，原产于美国东南部，现广泛分布于长江中下游各省市。

小龙虾壳中甲壳素的提取及壳聚糖的制备甲壳素（Chitin），又名几丁质，是一种氨基多糖，主要存在于节肢动物如虾、蟹的外壳和真菌及一些藻类植物的细胞壁中，是仅次于纤维素的第二大可再生资源。

壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的产物，是天然多糖中惟一的碱性多糖，具有许多特殊的物理化学性质和生理功能，被认为是继蛋白质、脂肪、糖类、维生素和无机盐之后的第六大生命要素。

目前，甲壳素/壳聚糖及其衍生物在食品、材料科学、医药科学、微生物学、免疫学、农业等方面有重要的应用价值，现已成为最热门的研究领域之一。

我国目前加工提取甲壳素和壳聚糖的主要原料是海虾和海蟹壳等，用淡水虾壳制备甲壳素和壳聚糖的报道尚不多见。

小龙虾学名为克氏原螯虾（Procambarus clarkii），也叫红螯虾，是一个淡水小龙虾种，原产于美国东南部，现广泛分布于长江中下游各省市。

小龙虾壳为虾仁加工或食用后的废弃物，长期以来未得到很好的利用，既浪费了资源，又污染了环境。

因此，以小龙虾壳为原料生产甲壳素类产品具有综合利用资源和保护环境的双重意义。

本研究以小龙虾壳为原料，采用酸碱法提取甲壳素，然后将甲壳素脱乙酰基制备壳聚糖，考察不同提取制备条件对甲壳素提取率和壳聚糖质量的影响，确定最佳工艺条件，旨在为虾壳的综合利用提供参考。

1 试验方法1.1 甲壳素的提取1.1.1 甲壳素的提取将收集于荆州市南门某大排档的新鲜小龙虾壳洗净，除去附着物，烘干并磨成粉，取小龙虾壳粉，室温下分别用不同浓度的HCl溶液浸泡，期间不断搅拌，除去虾壳中的矿物质，直至无气泡产生。

倾去酸液，水洗至中性；用不同浓度的NaOH溶液在90～100 ℃水浴中反应不同时间，水解除去虾壳中的蛋白质。

倾去NaOH溶液，水洗至中性，得甲壳素粗品。

甲壳素粗品用5 g/L的KMnO4溶液浸泡1 h，过滤，水洗除去KMnO4后用10 g/L的草酸水溶液于60～70 ℃搅拌进行脱色反应，直至全部变成白色，水洗至中性，于60～70 ℃干燥24 h，得白色的甲壳素。

本技术公开了利用微生物发酵从虾壳中提取甲壳素的方法。

本技术以虾壳为原料，洗净干燥，研磨成粉，然后加入适当浓度的葡萄糖，灭菌后首先接种枯草芽孢杆菌，然后流加适当浓度乙醇并接种醋酸杆菌继续发酵。

枯草芽孢杆菌生长产生的蛋白酶降解虾壳中的蛋白质。

醋酸杆菌则以乙醇为碳源，上述被枯草芽孢杆菌降解的虾壳蛋白为氮源，生长产生醋酸，溶解虾壳中的矿物质使其变成可溶性的钙等金属离子。

本技术公开的甲壳素制备方法将虾壳脱蛋白与脱盐两工艺过程耦合起来，合二为一，操作简单可行，脱蛋白和脱盐效果好，不仅实现了对虾壳的高值化利用，且简化了甲壳素的生产工艺，降低生产成本，减少对环境的污染。

权利要求书1.一种利用微生物发酵从虾壳中提取甲壳素的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：虾壳粉碎，得到虾壳粉；步骤S2：在虾壳粉中添加葡萄糖、酵母膏和水，搅拌均匀后灭菌，得到虾壳培养基质；步骤S3：在虾壳培养基质中接种枯草芽孢杆菌，35～38℃、160～200rpm条件下发酵48～52h，得到枯草芽孢杆菌发酵基质；步骤S4：待枯草芽孢杆菌发酵结束后，不更换培养基，直接在上述枯草芽孢杆菌发酵基质中流加浓度5％～7％的无水乙醇，搅拌均匀，得到乙醇发酵基质；步骤S5：上述枯草芽孢杆菌发酵基质流加乙醇后，不灭菌，接种醋酸杆菌，30～35℃、160～200rpm条件下发酵60～72h，得到醋酸杆菌发酵液；步骤S6：将醋酸杆菌发酵液进行固液分离，沉淀用水洗至中性，按照固液重量比1：10加入浓度10％的双氧水溶液进行脱色，室温条件下浸泡2h；步骤S7：脱色后的固体物质经过洗净烘干，得到白色固体甲壳素。

2.根据权利要求1所述的利用微生物发酵从虾壳中提取甲壳素的方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：将干燥的虾壳原料进行研磨，过60～80目筛网，得到虾壳粉。

3.根据权利要求1所述的利用微生物发酵从虾壳中提取甲壳素的方法，其特征在于：所述步骤S2中，虾壳粉、葡萄糖、酵母膏的添加量分别为水体积的4％～6％、5％～8％、0.2％～0.5％。

小龙虾壳中甲壳素的提取及壳聚糖的制备作者：蔚鑫鑫刘艳吴光旭来源：《湖北农业科学》2013年第13期摘要：以小龙虾（Procambarus clarkii）壳为原料，分别采用HCl溶液和NaOH溶液处理脱除小龙虾壳中的矿物质和蛋白质，提取甲壳素，用NaOH溶液处理甲壳素脱乙酰基制备壳聚糖。

通过单因素试验优化甲壳素提取过程中的HCl溶液浓度及浸泡时间、NaOH溶液浓度及处理时间，并采用正交设计考察NaOH溶液质量分数、处理温度和时间对壳聚糖脱乙酰度的影响。

结果表明，优化的甲壳素提取工艺条件为，在室温下用1.0 mol/L的HCl溶液浸泡24 h后倾去酸液，水洗至中性，然后在90～100 ℃用2.0 mol/L的NaOH溶液处理4 h，甲壳素提取率为16.52%。

壳聚糖制备的最佳工艺条件为NaOH溶液质量分数50%、温度90 ℃、保温时间3 h。

干燥后的壳聚糖水分含量为3.21%，灰分为0.89%～1.00%，脱乙酰度为75.3%，黏度为18.7 mPa·s。

关键词：小龙虾（Procambarus clarkii）壳；甲壳素；壳聚糖中图分类号：S985.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）13-3120-04甲壳素（Chitin），又名几丁质，是一种氨基多糖，主要存在于节肢动物如虾、蟹的外壳和真菌及一些藻类植物的细胞壁中，是仅次于纤维素的第二大可再生资源[1]。

壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的产物，是天然多糖中惟一的碱性多糖，具有许多特殊的物理化学性质和生理功能[2]，被认为是继蛋白质、脂肪、糖类、维生素和无机盐之后的第六大生命要素[3]。

目前，甲壳素/壳聚糖及其衍生物在食品、材料科学、医药科学、微生物学、免疫学、农业等方面有重要的应用价值[4]，现已成为最热门的研究领域之一。

我国目前加工提取甲壳素和壳聚糖的主要原料是海虾和海蟹壳等[5]，用淡水虾壳制备甲壳素和壳聚糖的报道尚不多见。

HO(CN)n，又称甲壳素、几丁质、壳聚糖，淡米黄色至白色，溶甲壳质5138于浓盐酸/磷酸/硫酸/乙酸，不溶于碱及其它有机溶剂,也不溶于水。

甲壳素经浓碱处理脱去其中的乙酰基就变成可溶性甲壳素，又称甲壳胺或壳聚糖，它的化学名称为(1，4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖，或简称聚胺基葡萄糖。

第一种方法：絮凝-膜法处理甲壳素生产废水的试验甲壳素由虾壳、蟹壳经过酸浸、水（海水）洗、碱煮、水（海水）洗等工序除去钙质和蛋白质得到。

其生产废水含大量蛋白质、虾红素、脂类、CaCl2和NaCl，是一种高含盐量高浓度有机废水大部分企业将此废水直接排放，对周围水体环境造成很大的污染。

针对甲壳素生产废水的特点，采用絮凝沉淀和膜法相结合的工艺对此废水进行处理。

1.1 水样实验中的水样由舟山某甲壳素生产企业提供，甲壳素生产废水由碱煮液、酸浸液、酸洗液、碱洗液四部分组成（提供不同类废水大概的参照值），水质波动很大，本实验用水为综合排放液，pH值约为5.5，COD约为8500mg/L。

Cr1.2 絮凝剂4）。

10，M＞300×PAC聚铁（PFS）、聚铁铝、聚铝（）、聚丙烯酰胺（PAM n1.3 试验用膜实验使用的超滤膜分别由杭州水处理中心、天津膜天膜工业公司和大连天邦膜工业公司提供，膜材质为聚砜，截留相对分子量在6000~10000之间，其型号分别为PS-1、UEOS-503和UFO06。

纳滤膜分别为陶氏公司的NF270-2540和海膜组件。

ESNA-1德能公司的．工艺流程1.4，针对废水的特点，选用CaCl2废水中含有大量的结构蛋白、可溶性蛋白和絮凝、超滤、纳滤三级工艺处理。

处理工艺流程示意图如图1所示。

2 试验结果 2.1 絮凝沉淀 2.1.1 絮凝剂的选择有机和无机絮主要是将废水中的可溶性蛋白沉淀出来。

对比，絮凝的作用，）50~80r/min）2min，接着慢速搅拌（150~250r/min凝剂的处理效果。

[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公布说明书[11]公开号CN 101322524A [43]公开日2008年12月17日[21]申请号200810031758.6[22]申请日2008.07.14[21]申请号200810031758.6[71]申请人黄逸强地址410011湖南省长沙市五一大道湘域中央1号栋1017－1025室[72]发明人黄逸强 [74]专利代理机构湖南兆弘专利事务所代理人赵洪[51]Int.CI.A23K 1/10 (2006.01)权利要求书 1 页 说明书 2 页[54]发明名称利用废弃小龙虾壳生产饲用虾壳粉的方法[57]摘要本发明公开了一种利用废弃小龙虾壳生产饲用虾壳粉的方法，包括以下步骤：首先将废弃的小龙虾壳进行收集，并清洗干净；然后将清洗干净的小龙虾壳进行高温消毒灭菌；最后对消毒灭菌后的小龙虾壳进行烘干、粉碎、筛分处理，得到成品。

本发明通过将废弃小龙虾壳回收后进行适当处理以综合利用生产虾壳粉，不仅避免了资源的浪费，降低了生产成本，而且该方法生产周期短，产品得率高，产品质量稳定，避免了环境污染。

200810031758.6权 利 要 求 书第1/1页 1、一种利用废弃小龙虾壳生产饲用虾壳粉的方法，包括以下步骤：(1)将废弃的小龙虾壳进行收集，并清洗干净；(2)将清洗干净的小龙虾壳进行高温消毒灭菌；(3)对消毒灭菌后的小龙虾壳进行烘干、粉碎、筛分处理，得到成品。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在高温消毒灭菌时，温度控制在120℃～140℃，时间控制在0.5～1小时。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述烘干工序是采用蒸汽进行烘干，烘干温度控制在50℃～80℃，烘干时间为1～2小时。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在筛分处理时，将粉碎后的小龙虾壳过150目分析筛。

200810031758.6说 明 书第1/2页利用废弃小龙虾壳生产饲用虾壳粉的方法技术领域本发明涉及一种饲料制备的方法，尤其涉及一种利用厨房废料制备饲料添加剂的方法。

虾头壳废料综合性精深加工工艺的研究摘要:探讨了从虾头壳下脚料中提取蛋白质､虾青素､甲壳素以及活性钙等关键技术,对虾头壳下脚料的连续性精深加工进行了研究｡关键词:提取工艺;蛋白质;虾青素;甲壳素;活性钙The Study on Comprehensive and Further Processing of Shrimp Shell Waste Abstract: The key technologies of extracting proteins, astaxanthin, chitin and calcium from the waste of shrimp was discussed; and the continuity refinery processing of shrimp waste were studied.Key words: extraction process; protein; astaxanthin; chitin; active calcium淡水小龙虾的虾仁､汤料虾是我国加工出口的主要水产品,目前我国绝大多数小龙虾与海水虾的加工出口企业,将鲜虾蒸煮剥取虾仁后产生的大量虾头壳作为废料处理,虾头壳废料中含有20%~30%的动物蛋白质等有机物质,30%~40%的钙等无机物[1],虾壳含有20%~30%的甲壳素与4%~8%的虾青素｡我国虾类加工所产生的虾头壳废料占虾类加工原料的80%左右,这些虾类废料如果不精深加工可造成水产资源的浪费,增加水产品的加工成本,并对生态环境造成污染｡因此,本文以虾头壳废料为原料进行精深加工,采用虾头壳废料酶水解提取虾蛋白､低浓度有机溶剂提取虾青素､柠檬酸脱钙提取甲壳素等连续综合性的加工工艺的研究,逐步提取虾头壳内的高附加值物质,避免了酸碱提取工艺对生态环境造成的污染,提高了加工产品的安全性｡1材料与方法1.1材料虾头壳来源于武汉高龙水产食品有限公司｡试剂有木瓜蛋白酶､二氯甲烷､柠檬酸等,购于试剂公司｡仪器有LD5-10型离心机､DKB-8A型电热恒温水槽､UV-1800型紫外可见分光光度计､日立L-8800氨基酸分析仪､KDN-04A型定氮仪､节能万用电阻炉等｡1.2方法1.2.1虾蛋白质的提取方法虾蛋白质提取的原理是采用酶水解法,利用4因素3水平正交试验选择出最佳提取条件,采用酶水解法提取虾头壳蛋白质无酸碱反应的污染,为虾青素以及甲壳素的提取提供了安全保障｡工艺流程:原料洗净用绞肉机绞碎→称重→加适量水→木瓜蛋白酶→调节pH 值至5.0→恒温消化→过滤液酶灭活→调节pH值至6.5→滤液离心→沉淀烘干→虾浓缩蛋白质成品｡1.2.2虾青素的提取方法宋光泉等[2]的试验结果表明在室温下,虾青素在有机物内溶解度:二氯甲烷>氯仿>丙酮>乙醇,以二氯甲烷为溶剂在60℃下提取的虾青素结构稳定,作为虾青素的萃取剂最好,因此,本研究采用二氯甲烷在室温下避光浸提24 h,过滤后将滤液倒入二氯甲烷回流装置中于45℃下蒸馏回收二氯甲烷,回收完毕后二氯甲烷回收装置中剩余液体即为虾青素油剂｡1.2.3虾青素油剂浓度测定取1 μL虾青素油剂于1 cm的比色皿中,用二氯甲烷稀释3 000倍(即加入2 999 μL二氯甲烷),混匀,此溶液为待测液｡以二氯甲烷为空白对照组,使用1 cm的比色皿,在分光光度计上测定待测液在245 nm处的吸光度｡1.2.4虾青素含量的计算试样中虾青素含量y(%,按质量分数计)按以下公式进行计算｡式中,x为待测液浓度(mg/mL);3 000为样品的稀释倍数;m为样品的总质量(g);V 为从原料(重量)中提取出的虾青素油剂体积(mL)｡1.2.5柠檬酸钙的提取方法目前提取柠檬酸钙普遍采用石灰乳中和柠檬酸溶液,经过滤､洗涤､干燥得成晶｡也可以蛋壳为原料,经清洗､粉碎､煅烧制成石灰乳,然后用柠檬酸溶液中和,再经过滤､水洗､干燥得成品｡本试验直接采用柠檬酸浸提虾壳中的钙,方法简便且无污染｡采用单因素试验寻找柠檬酸钙提取过程中所用柠檬酸溶液的最适质量分数｡按料液比1∶5~1∶10的比例分别向等量提取虾青素后经过滤洗净的虾头壳中加入不同质量分数的柠檬酸溶液,搅拌4~8 h,过滤分离液体和脱钙甲壳素,滤液于5 000 r/min离心10 min,分离的固体经过低温干燥后即为柠檬酸钙｡1.2.6甲壳素的提取方法虾､蟹､螺壳中的甲壳素的提取方法一般是先用酸浸渍后再用碱处理除去虾､蟹､螺头壳内含有的蛋白质､钙等杂质,清洗干净后为甲壳素粗制品,粗制品用0.5%的高锰酸钾和双氧水浸泡处理,最后用水洗净､干燥即为白色甲壳素成品[3]｡本研究提取甲壳素首先采用酶水解蛋白质,再将虾头壳进行脱钙､脱色,清洗干净,置于65℃条件下干燥,用机械粉碎即为甲壳素成品｡1.2.7水分含量测定虾头壳､虾蛋白粉､甲壳素等固体的水分含量测定｡取固体物质称重→在105℃的干燥箱中干燥2~3 h→称重→再次干燥→称重,直至恒重(两次所得重量相差不超过0.3 mg)｡1.2.8灰分含量测定称取适量的虾头壳､虾蛋白粉､甲壳素样品(0.5~1.0 g)于坩埚内,在电炉上灼烧灰化,至坩埚内无黑烟冒出,再将坩埚转入箱式节能电阻炉中,500℃灼烧6 h,待炉内温度降至200℃以下后将坩埚移入干燥器内,冷却后称重,重复灼烧2 h,再次称重,重复灼烧直至前后两次称重相差不超过0.3 mg｡1.2.9脂肪含量测定称取适量干燥的虾头壳､虾浓缩蛋白粉､甲壳素样品(1.0~3.0g)放入滤纸套中,一并放入索氏提取器的提取管内,注意勿使滤纸筒高于虹吸管的虹吸部分,向提取管内加入乙醚,让其虹吸1次,再加乙醚到虹吸管高度的一半处,将温度调节至35℃左右,水浴加热索氏提取器,直至乙醚液体为无色时说明抽提完毕,将脂肪瓶表面用酒精擦拭干净,烘干称重｡1.2.10蛋白质含量测定采用凯氏定氮法[4]测定虾头壳､虾浓缩蛋白粉等样品蛋白质含量｡1.2.11氨基酸含量测定虾头壳､虾浓缩蛋白粉等的氨基酸含量采用日立L-8800氨基酸分析仪测定｡2结果与分析2.1虾头壳内蛋白质最佳提取条件的选择虾头壳中蛋白质提取对底物浓度､酶用量､消化温度､消化时间进行正交试验,设计4因素3水平的正交试验表,p 2.2虾青素含量测定200 g原料中提取出的虾青素油剂为0.18 mL,采用紫外可见分光光度计,以二氯甲烷为溶剂于波长为245 nm处测得待测液的浓度为1.069 mg/mL,计算得虾青素含量为2.886 mg/g｡Alvarez等[5]用丙酮从冷冻干燥的南极鳞虾废弃物中提取虾青素,产出率达到129.5 mg/g,所以本研究采用二氯甲烷为浸泡液提取的虾青素产量明显低于Alvarez等用丙酮提取的含量,但是丙酮萃取杂质含量高,需要非极性溶剂进行反萃取,工艺复杂,溶剂回收成本高,且丙酮有一定的毒性,在实际应用中受到一定的限制｡而二氯甲烷在低温40℃即可蒸馏回收,对虾青素理化因子的稳定与抗氧化保存极为有利,所以用二氯甲烷是提取虾青素较好的溶剂｡2.3不同质量分数的柠檬酸对虾头壳脱钙试验分析根据上述设置了5个反应的柠檬酸脱钙质量分数的梯度,从表3的结果可以看出,柠檬酸脱钙率随着柠檬酸的质量分数的增加而增大,但达到一定质量分数后逐渐下降呈先增大后减小的趋势,即在柠檬酸质量分数为15%时脱钙率达到最高,其变化规律为柠檬酸质量分数10%~15%时柠檬酸的脱钙率逐渐上升,而质量分数15%~20%时柠檬酸的脱钙率逐渐下降,上述试验结果表明柠檬酸质量分数15%为最适｡2.4甲壳素含量测定计算所得甲壳素的含量为3.93%(每100 g虾头壳原料中含3.93 g甲壳素)｡2.5水分含量测定虾头壳中水分含量的测定采用平行试验,所得结果见表4｡从表4可以得出虾头壳中水分平均含量为73.85%,干物质含量为26.15%｡2.6脂肪含量测定从表5可以看出平均脂肪含量分别为虾头壳6.24%､蛋白粉含量25.00%､甲壳素含量4.99%｡2.7灰分含量测定由表6计算得出虾头壳､蛋白粉和甲壳素平均灰分含量分别为:34.16%､12.62%､5.16%｡3结论采用正交试验法对虾头壳蛋白质的提取条件进行筛选,确定最佳提取条件为:底物浓度300 mg/mL,酶用量8 000 U/g,提取温度45℃,提取时间6 h｡本研究本着综合利用虾头壳下脚料进行系列精深加工,取得具有高利用价值的虾青素､甲壳素以及活性钙等产品,增加了虾废料的附加值,减少水产资源浪费和对生态环境的面源污染,对于虾废料来说是一种切实可行的利用途径｡参考文献:[1] 丁纯梅,陶庭先,吴之传.龙虾虾壳的综合利用(I)—虾壳红色素的提取及其性质研究[J].化学世界,1995,36(8):444-445.[2] 宋光泉,阎杰, 王荣辉, 等. 天然虾青素的提取纯化及其应用[J] .广东化工,2007,34(11):63-66.[3] 任慧霞,陆经毅,柳华义.甲壳素的制备及其测定方法[J].山东医药工业,2000,(19)1:39-40.[4] 施特尔马赫.酶的测定方法[M]. 钱嘉渊,译.北京:中国轻工业出版社,1992.[5] ALV AREZ G,PEDRO I,CONTRERAS V,et a1.Methods of extraction and identification of pigments from Antarctic krill residues[J]. Contrib Cient Tecnol(Spanish),1990,20(89):5-8.。

本技术公开了一种基于还原糖催化氧化的虾蟹壳高值化综合利用方法及其应用。

该方法包括以下步骤：(1)将废弃的虾蟹壳洗净，干燥，磨成粉末后过筛，得到虾蟹壳粉；(2)将虾蟹壳粉与氢氧化钾溶液混合，进行脱蛋白处理，过滤，得到含蛋白的滤液和脱蛋白后的虾蟹壳粉；再将滤液灭菌后加入浓磷酸调节pH值至中性，浓缩、干燥，得到有机固体肥料；(3)将脱蛋白后的虾蟹壳粉与还原糖溶液混合后加入催化剂和氧化剂进行反应，过滤，得到甲壳素和含有葡萄糖酸钙的滤液；再将滤液浓缩、重结晶，得到葡萄糖酸钙。

本技术的方法能有效地从虾蟹壳提取甲壳素，同时制备葡萄糖酸钙和有机肥料等副产品，解决了废弃物零排放问题，实现了全方位综合利用。

权利要求书1.一种基于还原糖催化氧化的虾蟹壳高值化综合利用方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将废弃的虾蟹壳洗净，干燥，磨成粉末后过筛，得到虾蟹壳粉；(2)脱蛋白及有机固体肥的制备：将虾蟹壳粉与质量浓度为5％～10％的氢氧化钾溶液混合均匀，于25℃～100℃下反应1～24小时，对虾蟹壳粉进行脱蛋白处理，待反应结束过滤，得到含蛋白的滤液和脱蛋白后的虾蟹壳粉；再将含蛋白的滤液灭菌处理后，加入浓磷酸调节pH 值至中性，浓缩、干燥，得到有机固体肥料；(3)还原糖催化氧化脱钙和葡萄糖酸钙的制备：将脱蛋白后的虾蟹壳粉与质量浓度为5％～20％的还原糖溶液混合均匀，然后加入催化剂和氧化剂，于25℃～100℃下反应1～24小时，过滤，得到甲壳素和含有葡萄糖酸钙的滤液；再将含有葡萄糖酸钙的滤液浓缩、重结晶，得到葡萄糖酸钙。

2.根据权利要求1所述的基于还原糖催化氧化的虾蟹壳高值化综合利用方法，其特征在于：步骤(3)中所述的还原糖为D-葡萄糖、L-葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖和麦芽糖中的至少一种；步骤(3)中所述的催化剂为氯化亚铁，氯化铁、氧化酶、氯化钴和氯化镍中的至少一种；步骤(3)中所述的氧化剂为双氧水、空气和氧气中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的基于还原糖催化氧化的虾蟹壳高值化综合利用方法，其特征在于：步骤(3)中所述的还原糖为D-葡萄糖；步骤(3)中所述的催化剂为氯化亚铁；步骤(3)中所述的氧化剂为双氧水；所述的D-葡萄糖与双氧水的摩尔比为1～3:1。

生物法利用虾壳及虾头废弃物的研究进展李娇;李奇缘;王伟平【摘要】克氏原螯虾消耗量巨大,因虾加工而带来的虾壳及虾头的处理问题是亟待解决的难题.传统上主要采用酸碱法水解处理虾壳及虾头来提取甲壳素,该法会造成严重的环境污染.生物法利用虾壳及虾头废弃物容易操作、条件温和、对环境污染小,不仅可以得到高分子甲壳素,还可以回收利用蛋白质和虾青素等成分.依次利用酶解法、细菌发酵法、真菌发酵法来阐述生物法利用虾壳及虾头废弃物的研究进展.【期刊名称】《中国调味品》【年(卷),期】2018(043)012【总页数】4页(P164-167)【关键词】虾壳及虾头;酶解;细菌发酵;真菌发酵;生物法【作者】李娇;李奇缘;王伟平【作者单位】湖北工业大学生物工程与食品学院,武汉 430068;湖北工业大学生物工程与食品学院,武汉 430068;湖北工业大学生物工程与食品学院,武汉 430068【正文语种】中文【中图分类】TS261.12克氏原螯虾(Procambarus clarkii)俗称克氏螯虾、淡水龙虾、小龙虾，原产于美国中部和东部、墨西哥以及古巴，是最具食用价值的淡水龙虾品种，年产量占整个淡水龙虾产量的70%～80%。

在我国，小龙虾人工养殖和消费的数量很大。

目前，在对虾的加工中主要以冻虾仁为主，在加工中产生大量的虾头、虾壳等下脚料，约占虾体质量的30%～40%[1]，如不及时处理，就会造成环境污染。

虾壳虾头中除了含有甲壳素，还残留着蛋白质、多不饱和脂肪酸、虾青素和矿物质等成分，值得利用[2,3]。

甲壳素是一种线型的天然高分子中性黏多糖，经脱乙酰化后可制得生物相容性好的壳聚糖，具有消炎、降血脂、降低胆固醇等生物功能活性[4,5]，广泛用于工业、农业、渔业和医疗用品中[6]；虾青素是一种酮式类胡萝卜素，天然油溶性色素，稳定性好，有多种结构形式，可淬灭单线态氧、清除自由基、防止或终止因单线态氧和自由基引起的链式反应[7-9]；回收虾头、虾壳中的蛋白质，可方便地用于调味品、水解蛋白制品、保健品等各个领域。

甲壳素生产工艺流程工艺流程：取蟹壳（含其螯）洗涤、晾干、粉碎。

称取碎壳100g ，加入2.5mol/L 氢氧化钠溶液(400ml)，软皂(8g)，持续搅拌6小时，停止搅拌，放置18小时。

将壳捞出，再用2.5mol/L 氢氧化钠溶液(400ml)，浸泡24小时。

将两次浸泡后的壳捞出，纱布过滤，水洗至中性，稍沥干。

加入1mol/L的盐酸溶液(1000ml)，搅拌反应30分钟。

再将壳捞出，用1mol/L的盐酸液(500ml)搅拌反应30分钟，纱布过滤，大量水洗至中性。

挤去水分，晒干即得。

得率以粗碎净壳(干燥品)计，平均21%。

⒉脱色处理用本工艺流程制备的甲壳素脱色前呈红色或白色片状，可按下述流程进行脱色：取甲壳素产品，加入5倍量无水乙醇，加热回流1小时。

过滤，滤饼用清水漂洗后加入1‰高锰酸钾溶液(1:2)浸泡1小时。

过滤，滤饼再用1%亚硫酸氢钠溶液(1:2)浸泡1小时，得乳白色半透明甲壳素湿品，晒干，得灰白色甲壳素干燥品。

⒊产品质量分析需重点考察蟹壳提取物的分子特性，脱蛋白和脱盐是否完全。

①红外吸收光谱分析取蟹壳提取物和市售甲壳素，用KBr压片法，分别绘制红外吸收光谱，比较其特征吸收，若两者图谱一致，可证明蟹壳提取甲壳素的分子基团特征与对照品一致。

壳聚糖甲壳素纤维素甲壳素的学名为[(1，4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖]，分子式为(C8H13NO5)n，单体之间以β(1→4)甙键连接，分子量一般在106左右，理论含氮量6.9%。

其分子结构特点为：氧原子将每个碳原子的糖环连接到下一个糖环上，侧基团“挂”在这些环上。

甲壳素分子化学结构与植物中广泛存在的纤维素非常相似，所不同的是，若把组成纤维素的单个分子——葡萄糖分子第二个碳原子上的羟基(OH)换成乙酰氨基(NHCOCH3)，这样纤维素就变成了甲壳素，从这个意义上讲，甲壳素可以说是动物性纤维。

②蛋白质检查取产品10g，加1mol/L 氢氧化钠溶液回流煮沸2小时，离心。

专利名称：一种用虾壳生产甲壳素、虾青素、蛋白质、钙粉和生物肥料的方法
专利类型：发明专利
发明人：林大昌,俞祖勋,汪昔奇
申请号：CN200510050390.4
申请日：20050520
公开号：CN1715255A
公开日：
20060104
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种用虾壳生产甲壳素、虾青素、蛋白质、钙粉和生物肥料的方法，其特征是：工艺步骤为：将虾壳粉碎后加入复合酶进行酶解，然后加入有机溶剂萃取，充分反应后，分离成虾液体和虾固体，虾液体进行分液，分成水解液和有机液，将含虾青素的有机液真空浓缩提取粗品虾青素，水解液去除有机溶剂后，进行真空浓缩，然后喷雾干燥得蛋白质粉；将虾固体浸入3％的盐酸中，冲洗后得到甲壳素成品，废酸液通入CO气体，得到白色沉淀，过滤烘干得活性钙粉，粗品虾青素液体进入超滤器中超滤，得到虾青素，生产后的废水加入植酸和活性低聚糖，得到有机营养液，制成生物肥料。

具有工艺过程合理、无污染、原料利用完全、产品质量等优点。

申请人：林大昌
地址：310052 浙江省杭州市滨江长河浙大精细化工厂
国籍：CN
代理机构：杭州天欣专利事务所
代理人：陈红
更多信息请下载全文后查看。

虾壳中壳聚糖的提取及应用摘要：虾壳是水产加工工业中的废弃物，其含有丰富的甲壳素及其脱乙酰基后的壳聚糖。

本文介绍了虾壳中壳聚糖的提取及其应用。

虾壳中壳聚糖的制备方法主要酸碱法以及新兴的微生物发酵法。

壳聚糖具有优良的生物活性，在农业、医药、食品、化妆品、环保、纺织工业等领域具有广阔的应用前景，市场潜力巨大。

关键词：虾壳，壳聚糖，提取，应用壳聚糖(chitosan)是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-β-D葡萄糖。

几丁质又名甲壳质、甲壳素、壳多糖，,学名为(1 ,4)-2-乙酰基-2-脱氧-β-D-葡聚糖,是N-乙酰基-D-葡胺糖通过β-(1 ,4)苷键联结的直链状多糖[1]，其结构与纤维素相似,大量存在于低等动物,特别是节肢动物如虾、蟹、昆虫的甲壳中,估计地球每年生物合成的甲壳约为亿吨,是尚未充分开发利用的资源[2]。

几丁质经加工后完全无毒无害,是百分百的环保型材料,在农业、医药、食品、化妆品、环保、纺织工业等领域具有广阔的应用前景,具有无限的市场潜力[3]。

1 虾壳中壳聚糖的提取目前虾壳中壳聚糖的提取主要有酸碱法，发酵法等。

1.1 酸碱法酸碱法是目前利用虾壳提取制备甲壳素和壳聚糖最普遍的方法，也是目前工业上大规模利用虾壳制备甲壳素和壳聚糖的主要方法。

该方法先通过盐酸浸泡虾壳脱去碳酸盐，再通过NaOH溶液进行碱煮脱去蛋白质和脂类物质，然后再洗涤至中性，使用KMnO4 溶液或者H2O2 溶液脱色，最后干燥得到甲壳素[4- 5]。

得到的甲壳素再通过浓碱液法脱去乙酰基，就可以得到不同脱乙酰度的壳聚糖。

此法的优点是操作简单、方便，但会耗费大量能源和资源。

提取1 t甲壳素，就需要消耗0.5 t片碱，8.5 t 30%的盐酸，200～250 t淡水和1.5 t 煤炭。

另外，加工过程中会产生大量的废液，不仅对环境污染严重，而且处理费用高。

故不少学者尝试改进此方法。