本發(fā)明涉及海洋生物活性提取技術領域，尤其涉及從蝦蟹中提取殼聚糖的工藝。
背景技術：
殼聚糖是甲殼素(Chitin)在強堿條件下脫去乙?；偷玫?。甲殼素，也稱甲殼質(zhì)，1811年由法國學者布拉克諾(Braconno)發(fā)現(xiàn)，1823年由歐吉爾(0dier)從甲殼動物外殼中提取，并命名為CHITIN，譯名為幾丁質(zhì)。甲殼素是由N-乙酰-2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖以β-1，4糖苷鍵形式連接而成的，即N-乙酰-D-葡萄糖胺的聚糖。由于甲殼素在生產(chǎn)過程中會脫掉部分乙?；蚨唐坊募讱に囟际荖-乙酰-D-葡萄糖胺與D-葡萄糖胺的共聚物。
甲殼素是在自然界數(shù)量上僅次于纖維素的第二大生物資源，估計每年生物合成的甲殼素高達100億噸，是地球上最豐富的有機物之一，是人類取之不竭的生物資源，也是20世紀未被充分利用的天然資源之一，其中海洋生物生成量達10億噸。甲殼素具有抗癌，抑制癌、瘤細胞轉(zhuǎn)移，提高人體免疫力及護肝解毒作用。尤其適用于糖尿病、肝腎病、高血壓、肥胖等癥，有利于預防癌細胞病變和輔助放化療治療腫瘤疾病。且甲殼素化學上不活潑，不與體液發(fā)生變化，與組織不起異物反應，無毒，具有抗血栓、耐高溫消毒等特點。
自然界中，節(jié)肢動物如蝦、蟹等，含甲殼素高達58-85％，甲殼素是僅次于纖維素的地球上第二大可再生資源，蝦殼、蟹殼是水產(chǎn)加工工業(yè)中的廢棄物，產(chǎn)量巨大，成本較低，含有豐富的甲殼素及其脫乙?；蟮臍ぞ厶?。欽州地區(qū)有著豐富的蝦、蟹資源，很多蝦蟹的水產(chǎn)加工廠家在加工蝦蟹后的蝦殼、蝦頭、蟹殼等下腳料，很難處理，因其中含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪，堆積后容易發(fā)酵、變味、起霉，影響環(huán)境。
但利用蝦、蟹殼制備甲殼素也存在一些不容忽視的問題，一是除了一些大型的海產(chǎn)品加工企業(yè)外，蝦、蟹殼很難集中收購，一般家庭食用或酒店食用后均被作為垃圾遺棄而難以回收；二是蝦、蟹殼內(nèi)含有大量的蛋白質(zhì)和脂肪等共生物，預處理比較麻煩，處理不凈或未完全干燥，保存時極易起霉變質(zhì)。正是由于這樣一些原因，使蝦、蟹殼的充分利用受到了極大的限制。中國專利CN103936884A，一種從蝦蟹殼中提取甲殼素的方法，是申請人的合作伙伴的在先申請，但是該方法，得到的甲殼素雖然含量高，但是收率低(不到20％)，而且色澤是白色或者灰白色，色澤上面不夠理想。如果能對蝦蟹殼經(jīng)過處理后應用，能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄物的高效利用及使資源利用最大化，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟及社會效益。資源循環(huán)利用和生態(tài)能源環(huán)保是我國中長期發(fā)展重中之重的目標。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了從蝦蟹中提取殼聚糖的工藝，收率高，中間工序不會出現(xiàn)黑色雜質(zhì)，得到的產(chǎn)品色澤潔白。
本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的：
從蝦蟹中提取殼聚糖的工藝，包括下述步驟:
1)凈洗：將廢棄的蝦蟹殼用清水洗凈，去除蝦蟹殼表面的泥沙和雜質(zhì)；
2)干燥：將步驟1)得到的蝦蟹殼烘干、粉碎得蝦蟹殼粗粉；
3)低溫粉碎：將步驟2)得到的蝦蟹殼粗粉，依次進行低溫冷凍及低溫升華干燥后以液氮為研磨介質(zhì)，在-80--120℃下運用超低溫粉碎機進行低溫粉碎；
4)高壓微射流超微粉碎處理：將步驟3)得到的物料加入純凈水混合均勻，用高速剪切乳化機處理，然后用高壓微射流超微粉碎設備進行處理，得到膏狀漿液；
5)酸處理：向步驟4)得到的物料，加入稀鹽酸浸泡，水洗至中性，離心，干燥后得到甲殼素；
6)脫乙?；簩⒉襟E5)得到的甲殼素，加入濃燒堿浸泡，水洗、調(diào)整pH至中性，水洗，離心，干燥后得到殼聚糖。
本發(fā)明步驟1)所述的蟹蝦殼，以任意比例混合。
步驟2)所述的粉碎，優(yōu)選以球磨機粉碎至粒度在80-100目。
步驟3)所述的低溫冷凍，優(yōu)選溫度0--18℃，更優(yōu)選-10--18℃。
步驟4)所述的高壓微射流超微粉碎處理，優(yōu)選將步驟3)得到的物料加入5-6倍重量純凈水混合均勻，用高速剪切乳化機處理5-10min，然后用高壓微射流超微粉碎設備于25℃進行處理，處理壓力為60-80MPa，處理次數(shù)為2-3次，得到膏狀漿液。
步驟5)所述的加入稀鹽酸浸泡，優(yōu)選加入3-5倍重量的1mol/L的稀鹽酸在室溫下浸泡0.5-1.0h；所述的離心，優(yōu)選1500r/min、10min。
步驟6)所述的加入濃燒堿浸泡，優(yōu)選加入8-10倍重量的10mol/L的燒堿，在100℃下浸泡2-3h。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點：
1、從蝦蟹殼中提取甲殼素，現(xiàn)有技術，一般是將蝦蟹殼粉碎到20-60目后，直接加熱提取、超聲波處理、微波處理等，或者采用酶解、乳酸菌發(fā)酵來分離或者脫除蛋白，但這樣的處理會產(chǎn)生蛋白質(zhì)懸浮物以及黑色雜質(zhì)(蛋白質(zhì)懸浮物會粘附設備內(nèi)壁，影響生產(chǎn)，而黑色雜質(zhì)會影響成品色澤)，然后再用稀堿脫去蛋白質(zhì)、脫脂(酸堿中和會引起油脂與堿發(fā)生皂化反應，使液體變渾濁)，為了色澤潔白，有的還會用高錳酸鉀溶液脫色，雖然對色澤會有改善，但還是會有黑色雜質(zhì)存在，而且，整個工序需要多次過濾、水洗，造成生產(chǎn)浪費。而本發(fā)明通過對蝦蟹殼粗粉進行低溫粉碎、高壓微射流超微粉碎處理，避免了以上繁瑣的工藝，直接破壞蛋白質(zhì)、脂肪，再用酸處理，中間工序不會出現(xiàn)黑色雜質(zhì)，得到的產(chǎn)品色澤潔白。
2、低溫粉碎技術，由于冷媒的價格較高，在實際的工業(yè)生產(chǎn)中受到了限制，而如今利用天然氣氣化時廢冷制取液氮已獲得成功，液氮價格下降，低溫粉碎技術才得以發(fā)展，但該技術應用蝦蟹殼提取甲殼素未見報道。本發(fā)明采用了超低溫粉碎技術，將蝦蟹殼依次進行低溫冷凍、低溫升華干燥后以液氮為研磨介質(zhì)，在-80-120℃下運用超低溫粉碎機進行低溫粉碎，利用低溫脆化特性，可粉碎熱敏性或常溫中難以粉碎的物料，防止在粉碎時變質(zhì)。
3、本發(fā)明采用高壓微射流超微粉碎處理得到的蝦蟹殼原料，沒有采用外來溶劑，通過高壓均質(zhì)法產(chǎn)生的強大剪切力和沖擊力可將物料直接粉碎至細胞水平，將蝦蟹殼中含有的無機質(zhì)和有機質(zhì)粉碎，利于和稀鹽酸的反應，還可以破壞蛋白質(zhì)、脂肪、色素的基團，利于甲殼素的溶出。
具體實施方式
下面以實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。
實施例1：
從蝦蟹中提取殼聚糖的工藝，包括下述步驟:
1)凈洗：將廢棄的蝦蟹殼用清水洗凈，去除蝦蟹殼表面的泥沙和雜質(zhì)；
2)干燥：將步驟1)得到的蝦蟹殼10kg烘干、以球磨機粉碎至粒度在80目得蝦蟹殼粗粉；
3)低溫粉碎：將步驟2)得到的蝦蟹殼粗粉，依次進行0℃低溫冷凍及低溫升華干燥后以液氮為研磨介質(zhì)，在-80℃下運用超低溫粉碎機進行低溫粉碎；
4)高壓微射流超微粉碎處理，將步驟3)得到的物料加入5倍重量純凈水混合均勻，用高速剪切乳化機處理10min，然后用高壓微射流超微粉碎設備于25℃進行處理，處理壓力為60MPa，處理次數(shù)為2次，得到膏狀漿液；
5)酸處理：向步驟4)得到的物料，加入3倍重量的1mol/L的稀鹽酸在室溫下浸泡1.0h，水洗至中性，離心，1500r/min、10min，干燥后得到甲殼素；
6)脫乙?；簩⒉襟E5)得到的甲殼素，加入8倍重量的10mol/L的燒堿，在100℃下浸泡2h，水洗、調(diào)整pH至中性，水洗，離心，干燥后得到殼聚糖2.23kg，純度98.87％。
實施例2：
從蝦蟹中提取殼聚糖的工藝，包括下述步驟:
1)凈洗：將廢棄的蝦蟹殼用清水洗凈，去除蝦蟹殼表面的泥沙和雜質(zhì)；
2)干燥：將步驟1)得到的蝦蟹殼10kg烘干、以球磨機粉碎至粒度在100目得蝦蟹殼粗粉；
3)低溫粉碎：將步驟2)得到的蝦蟹殼粗粉，依次進行-10℃低溫冷凍及低溫升華干燥后以液氮為研磨介質(zhì)，在-100℃下運用超低溫粉碎機進行低溫粉碎；
4)高壓微射流超微粉碎處理，將步驟3)得到的物料加入6倍重量純凈水混合均勻，用高速剪切乳化機處理8min，然后用高壓微射流超微粉碎設備于25℃進行處理，處理壓力為70MPa，處理次數(shù)為3次，得到膏狀漿液；
5)酸處理：向步驟4)得到的物料，加入4倍重量的1mol/L的稀鹽酸在室溫下浸泡1.0h，水洗至中性，離心，1500r/min、10min，干燥后得到甲殼素；
6)脫乙酰基：將步驟5)得到的甲殼素，加入10倍重量的10mol/L的燒堿，在100℃下浸泡3h，水洗、調(diào)整pH至中性，水洗，離心，干燥后得到殼聚糖2.21kg，純度98.55％。
實施例3：
從蝦蟹中提取殼聚糖的工藝，包括下述步驟:
1)凈洗：將廢棄的蝦蟹殼用清水洗凈，去除蝦蟹殼表面的泥沙和雜質(zhì)；
2)干燥：將步驟1)得到的蝦蟹殼10kg烘干、以球磨機粉碎至粒度在80目得蝦蟹殼粗粉；
3)低溫粉碎：將步驟2)得到的蝦蟹殼粗粉，依次進行-18℃低溫冷凍及低溫升華干燥后以液氮為研磨介質(zhì)，在-120℃下運用超低溫粉碎機進行低溫粉碎；
4)高壓微射流超微粉碎處理，將步驟3)得到的物料加入5倍重量純凈水混合均勻，用高速剪切乳化機處理5min，然后用高壓微射流超微粉碎設備于25℃進行處理，處理壓力為80MPa，處理次數(shù)為2次，得到膏狀漿液；
5)酸處理：向步驟4)得到的物料，加入5倍重量的1mol/L的稀鹽酸在室溫下浸泡1.0h，水洗至中性，離心，1500r/min、10min，干燥后得到甲殼素；
6)脫乙?；簩⒉襟E5)得到的甲殼素，加入10倍重量的10mol/L的燒堿，在100℃下浸泡3h，水洗、調(diào)整pH至中性，水洗，離心，干燥后得到殼聚糖2.20kg，純度99.20％。
對比例1：
凈洗-烘干-粉碎到20目-1mol/L稀鹽酸脫去礦物質(zhì)-凈洗-2.5mol/L稀燒堿脫去蛋白質(zhì)、脫脂-甲殼素粗品-0.7％KMnO4漂白脫色-甲殼素-濃燒堿脫乙酰基-水洗至中性-干燥-殼聚糖。
10kg蝦蟹殼得到甲殼素1.64kg，純度98.23％.
對比例2：
1)凈洗：將廢棄的蝦蟹殼用清水洗凈，去除蝦蟹殼表面的泥沙和雜質(zhì)；
2)干燥：將步驟1)得到的蝦蟹殼10kg烘干、以球磨機粉碎至粒度在80目得蝦蟹殼粗粉；
3)低溫粉碎：將步驟2)得到的蝦蟹殼粗粉，依次進行-18℃低溫冷凍及低溫升華干燥后以液氮為研磨介質(zhì)，在-120℃下運用超低溫粉碎機進行低溫粉碎；
4)酸處理：向步驟3)得到的物料，加入5倍重量的1mol/L的稀鹽酸在室溫下浸泡1.0h，水洗至中性，離心，1500r/min、10min，干燥后得到甲殼素；
5)脫乙?；簩⒉襟E4)得到的甲殼素，加入10倍重量的10mol/L的燒堿，在100℃下浸泡3h，水洗、調(diào)整pH至中性，水洗，離心，干燥后得到殼聚糖1.59kg，純度91.76％。
對比例3：
1)凈洗：將廢棄的蝦蟹殼用清水洗凈，去除蝦蟹殼表面的泥沙和雜質(zhì)；
2)干燥：將步驟1)得到的蝦蟹殼10kg烘干、以球磨機粉碎至粒度在80目得蝦蟹殼粗粉；
3)高壓微射流超微粉碎處理，將步驟3)得到的物料加入5倍重量純凈水混合均勻，用高速剪切乳化機處理5min，然后用高壓微射流超微粉碎設備于25℃進行處理，處理壓力為80MPa，處理次數(shù)為2次，得到膏狀漿液；
4)酸處理：向步驟3)得到的物料，加入5倍重量的1mol/L的稀鹽酸在室溫下浸泡1.0h，水洗至中性，離心，1500r/min、10min，干燥后得到甲殼素；
5)脫乙?；簩⒉襟E4)得到的甲殼素，加入10倍重量的10mol/L的燒堿，在100℃下浸泡3h，水洗、調(diào)整pH至中性，水洗，離心，干燥后得到殼聚糖1.62kg，純度91.13％。
對比例4：
1)原料處理：將10kg蝦頭和蟹殼用純凈水洗凈后絞碎；
2)超聲波處理：絞碎后的原料中加入15倍重量的純凈水，超聲波處理15min，作用溫度30℃，功率為250W，完成后過濾，收集濾渣；
3)高壓微射流超微粉碎處理，將步驟3)得到的物料加入5倍重量純凈水混合均勻，用高速剪切乳化機處理5min，然后用高壓微射流超微粉碎設備于25℃進行處理，處理壓力為80MPa，處理次數(shù)為2次，得到膏狀漿液；
4)酸處理：向步驟c得到濾渣中加入相當于濾渣2倍質(zhì)量的3.0mol/L鹽酸溶液，浸泡1h，水洗至中性，離心，冷凍干燥后得到甲殼素；
5)脫乙酰基：將步驟4)得到的甲殼素，加入10倍重量的10mol/L的燒堿，在100℃下浸泡3h，水洗、調(diào)整pH至中性，水洗，離心，干燥后得到殼聚糖1.41kg，純度89.35％。
結(jié)論：實施例3的樣品結(jié)果優(yōu)于對比例。