一種以蝦蟹殼為原料采用酶解法一步制備殼寡糖的方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及殼寡糖制備領(lǐng)域。更具體地，涉及一種以蝦蟹殼為原料采用酶解法一步制備殼寡糖的方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]蝦殼、蟹殼等海產(chǎn)品外殼往往作為海產(chǎn)品生產(chǎn)的下腳料填埋或丟棄，污染了環(huán)境也造成極大浪費(fèi)。傳統(tǒng)方法對(duì)蝦殼蟹殼的利用時(shí)通過濃酸濃堿處理得到殼聚糖[陶玉貴，中國水產(chǎn)，2001 ;蔚鑫鑫，湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013 ;CN103709269]，再從殼聚糖通過酸解法、酶解法、氧化法或物理法得到殼寡糖產(chǎn)品[鄭瀚，科技視野，2012 ；CN200810006640 ；CN201310270184]。其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量高濃度廢酸廢堿給環(huán)境帶來巨大壓力，如何減少殼寡糖生產(chǎn)過程中的酸堿用量是科研人員近年來關(guān)注的焦點(diǎn)。
[0003]殼聚糖殼寡糖酶解生產(chǎn)工藝的研發(fā)為這一傳統(tǒng)高污染行業(yè)的發(fā)展帶來新的思路和契機(jī)。在殼聚糖生產(chǎn)過程中通過使用脫乙酰酶[何苑皞，食品科技，2009 ;朝麗，生物學(xué)雜志，2009]，可以減少濃堿的用量。殼寡糖生產(chǎn)中從殼聚糖出發(fā)利用酶解方法可以減少廢酸和氧化化學(xué)試劑的使用[譚佩毅，中國調(diào)味品，2012;周孫英，海峽藥學(xué)，2003;CN200710053139]。
[0004]這些酶解方法的使用雖然在一定程度上減輕了污染物的產(chǎn)生，但是，這些方法還都是沿用了傳統(tǒng)的兩步法制備殼寡糖的生產(chǎn)路線，即先以蝦殼蟹殼為原料制備殼聚糖，然后再從殼聚糖進(jìn)一步生產(chǎn)殼寡糖，沒有根本性的突破傳統(tǒng)生產(chǎn)思路。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，從蝦蟹殼生產(chǎn)殼聚糖步驟，一般采用蝦蟹殼一浸酸脫鈣一浸稀堿脫蛋白一脫色一浸濃堿脫乙酰一殼聚糖。制備過程繁瑣，中間環(huán)節(jié)多，需要進(jìn)行多次過濾清洗，用水用電量大，浪費(fèi)人力物力；同時(shí)反應(yīng)需要大量使用無機(jī)酸、堿，特別是脫乙酰步驟需使用濃堿，能耗高，廢水處理困難，環(huán)境污染嚴(yán)重。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中，從殼聚糖生產(chǎn)殼寡糖步驟，一般采用酸降解法與氧化降解法。酸降解法，寡糖產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量分布較寬，生產(chǎn)過程使用大量無機(jī)酸，后處理困難且腐蝕設(shè)備，污染環(huán)境，過氧化氫氧化法降解因成本低已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，但由于反應(yīng)時(shí)間過長、溫度控制嚴(yán)格、氨基的損失及反應(yīng)后期的褐變，使獲得高品質(zhì)的殼寡糖產(chǎn)品難度增大而受到一定的應(yīng)用限制。
[0007]因此，如何根本改變傳統(tǒng)生產(chǎn)的高污染高能耗的弊端，直接從蝦蟹殼一步法制備殼寡糖，需要探索全新的生產(chǎn)路線和工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種以蝦蟹殼為原料采用酶解法一步制備殼寡糖的方法。
[0009]本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種采用上述方法制備的殼寡糖粉體。
[0010]本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供一種采用上述方法制備的殼寡糖粉體在制備保健品、化妝品、醫(yī)藥產(chǎn)品中的應(yīng)用。
[0011]本發(fā)明提出酶解法一步制備殼寡糖，生產(chǎn)工藝極簡，具有反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)時(shí)間短，節(jié)能、高效、無污染等優(yōu)點(diǎn)。摒棄傳統(tǒng)工藝一步一步除去蝦蟹殼中其他成分進(jìn)而制備殼寡糖的方式，通過多種酶共同作用條件的選擇優(yōu)化，以及后期殼寡糖的分離純化，采用一步法反應(yīng)直接制備目標(biāo)產(chǎn)物，是一種制備寡糖的新思路。
[0012]為達(dá)到上述第一個(gè)目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0013]一種以蝦蟹殼為原料采用酶解法一步制備殼寡糖的方法，包括如下步驟:
[0014]I)以蝦蟹殼為原料，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎得到蝦蟹殼粉；
[0015]2)向步驟I)制備的蝦蟹殼粉中加入稀鹽酸脫鈣，過濾留取固體粉末，得到脫鈣蝦蟹殼粉；
[0016]3)向步驟2)制備的蝦蟹殼粉中加入水，攪拌混合均勻得到反應(yīng)物料；
[0017]4)調(diào)節(jié)反應(yīng)物料的pH為2.5-7，加熱反應(yīng)物料至35_60°C時(shí)加入酶制劑，保持該溫度進(jìn)行反應(yīng)；隨后升溫蒸煮，得到渾濁的混合溶液；
[0018]5)將渾濁的混合溶液進(jìn)行固液分離，經(jīng)脫色，得到高純度殼寡糖溶液；
[0019]6)將殼寡糖溶液干燥，即可得到產(chǎn)物白色或淺黃色殼寡糖粉體。
[0020]優(yōu)選地，步驟I)中，所述蝦蟹殼粉的粒度為20-200目。
[0021]優(yōu)選地，步驟2)中，所述稀鹽酸溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1% _6%，加入量為蝦蟹殼粉總重量3-10倍。
[0022]優(yōu)選地，步驟3)中，水的加入量為蝦蟹殼粉總重的2-7倍，攪拌的速度為100-400
轉(zhuǎn)/分鐘。
[0023]優(yōu)選地，步驟4)中，反應(yīng)物料加入酶制劑后反應(yīng)0.5-8小時(shí)；隨后升溫至90-110 °C蒸煮5-60分鐘，殺酶。
[0024]優(yōu)選地，步驟4)中，所述酶制劑為脫乙酰酶與選自纖維素酶、半纖維素酶、溶菌酶、幾丁質(zhì)酶、蛋白酶、殼聚糖酶、脂肪酶和葡萄糖酶中的一種或多種酶所組成的混合物。
[0025]優(yōu)選地，步驟4)中，所述脫乙酰酶的含量為酶制劑總重量的40% -60%。
[0026]優(yōu)選地，步驟4)中，所述酶制劑的加入量為蝦蟹殼粉總重的萬分之一到百分之
O
[0027]優(yōu)選地，步驟5)中，混合溶液采用離心機(jī)或過濾機(jī)進(jìn)行固液分離。
[0028]為達(dá)到上述第二個(gè)目的，本發(fā)明提供一種采用上述方法制備的殼寡糖粉體。
[0029]優(yōu)選地，所述殼寡糖粉體的分子量為200-30000，純度大于95 %，脫乙酰度為60-95%，灰份小于1%ο
[0030]為達(dá)到上述第三個(gè)目的，本發(fā)明提供一種采用上述方法制備的殼寡糖粉體在制備保健品、化妝品、醫(yī)藥產(chǎn)品中的應(yīng)用。
[0031]本發(fā)明所提出的生產(chǎn)方法的最大優(yōu)勢(shì)是精簡了傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的兩步法生產(chǎn)路線，避免了濃酸濃堿液的使用，在縮短生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，極大減少了污染物的產(chǎn)生。
[0032]本發(fā)明為了最大程度的減少濃酸濃堿的使用，同時(shí)保證殼寡糖的品質(zhì)，通過優(yōu)化酶解反應(yīng)的條件，選擇纖維素酶、半纖維素酶、溶菌酶、幾丁質(zhì)酶、蛋白酶、殼聚糖酶、脂肪酶和葡萄糖酶中的一種或多種與脫乙酰酶混合使用，利用其與脫乙酰酶的協(xié)同作用，并控制脫乙酰酶的含量為酶制劑總量的40% -60%,以及通過優(yōu)化反應(yīng)溫度，實(shí)現(xiàn)了由蝦蟹殼粉一步制備殼寡糖的目的。
[0033]本發(fā)明生產(chǎn)方法的實(shí)施將極大促進(jìn)殼寡糖生產(chǎn)行業(yè)的升級(jí)換代改造，實(shí)現(xiàn)本行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的跨越式發(fā)展。所制備的殼寡糖可作為添加劑用于保健品、化妝品、醫(yī)藥產(chǎn)品行業(yè)。
[0034]本發(fā)明的有益效果如下:
[0035](I)針對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)，改變生產(chǎn)思路，摒棄現(xiàn)有生產(chǎn)工藝一步一步除去蝦蟹殼中其他成分進(jìn)而制取殼寡糖的方式，采用酶解法一步反應(yīng)直接制備目標(biāo)產(chǎn)物的新方式，生產(chǎn)流程極簡，規(guī)避了現(xiàn)有生產(chǎn)中大量中間環(huán)節(jié)銜接時(shí)的過濾清洗等操作，節(jié)水省電，減少設(shè)備場地和人力投入。
[0036](2)采用生物酶法反應(yīng)，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)時(shí)間短，節(jié)能、高效、無污染，規(guī)避了化學(xué)法生產(chǎn)工藝的缺陷，大幅減少酸堿和其他有害化學(xué)品的使用以及廢液廢渣的排放。
[0037](3)采用新的生產(chǎn)設(shè)計(jì)思路，通過多種酶共同作用條件的選擇優(yōu)化，一步反應(yīng)制取殼寡糖，后期利用固液分離與膜分離相結(jié)合的方式分離純化殼寡糖。
【附圖說明】
[0038]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0039]圖1示出本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的殼寡糖的激光光散射分子量分布分析譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0041]實(shí)施例1
[0042]選用清洗干凈的蝦殼、蟹殼，經(jīng)破碎機(jī)制成蝦殼、蟹殼粉，其粒度控制在150-200目；向蝦蟹殼粉中加入溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I %的稀鹽酸，加入量為蝦蟹殼粉總重量10倍，攪拌反應(yīng)2小時(shí)，過濾留取固體粉末得到脫鈣蝦蟹殼粉；向脫鈣蝦蟹殼粉中加入蝦蟹殼粉總重量2倍的水后，以300轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌成漿狀反應(yīng)物料，用酸調(diào)pH值為5.5 ;溫度加熱到60°C，加入蝦蟹殼粉總重的百分之一的殼聚糖酶和脫乙酰酶作為酶制劑(脫乙酰酶占酶制劑總重量的40% )，反應(yīng)4小時(shí)；而后升溫至100°C，蒸煮5分鐘，殺酶；將得到的渾濁混合溶液利用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，經(jīng)脫色，得到高純度殼寡糖溶液。干燥后的殼寡糖為白色或淺黃色粉體，經(jīng)檢測(cè)，分子量1500-3000，純度>95 %