[发明专利]从蟹壳中一步脱钙、脱蛋白、脱脂肪提取甲壳素的方法

说明书

本发明公开的从蟹壳中一步脱钙、脱蛋白、脱脂肪提取甲壳素的方法，将洁净的废弃蟹壳与由含9个以上碳原子的磺酸配制而成的磺酸溶液按1:5～20的固液比混合，于25～70℃反应8～24h，对蟹壳同时进行脱钙、脱蛋白质、脱脂肪，反应后水洗去除残留的磺酸，过滤、烘干即得甲壳素。本发明方法从蟹壳中一步脱钙、脱蛋白、脱脂肪提取甲壳素，直接省略了传统方法中大量强碱的使用和繁琐的制备步骤，避免中间步骤中蟹壳的多次转移以及清洗制备过程中残留的酸和碱所需消耗的大量水，有效缩短提取时间和降低人工成本，提高提取效率。本发明产生的副产物磺酸钙和蛋白质易于回收、纯化，在实现废弃蟹壳再利用的同时，达到了蟹壳提取甲壳素的清洁生产和全价利用。

技术领域

本发明涉及一种甲壳素的提取方法，具体是一种从蟹壳中一步脱钙、脱蛋白、脱脂肪提取甲壳素的方法。

背景技术

虾壳和蟹壳是水产工业生产和消费过程中的固体废弃物，目前在我国仅有少部分被作为饲料原料、肥料及提取甲壳素和壳聚糖的原料利用。虾蟹壳的主要成分有碳酸钙30～50%、蛋白质20～30%、甲壳素15～30%。甲壳素(Chitin)全球每年生物合成量高达1000亿吨，是仅次于纤维素的第二大天然有机资源。甲壳素具有无毒、耐酸碱、耐热、耐腐蚀、耐虫蛀等特点，广泛应用于纺织、印染、造纸、食品、医药、化妆品、水果保鲜、环保等领域。

最传统的甲壳素的提取方法是酸碱法。酸碱法是目前工业上大规模利用虾、蟹壳提取制备甲壳素最普遍的方法，生产过程中无论是先用HCl脱钙，还是先用NaOH脱蛋白质（往往还需加热），均需要两步完成，在这期间需要消耗大量的水洗涤。由于盐酸的使用会导致氯离子对环境的严重污染，且强酸强碱易破坏甲壳素的结构，所产生的酸碱废水在处理时很难达到国家废水排放标准，致使这类企业面临着严重的环保压力。如CN201410157272.2公开了一种从虾蟹壳中提取甲壳素的方法，通过超声波处理、于110～121℃高压处理20～40min、酸处理，干燥后即得到甲壳素。该方法对设备要求高，能耗大，尤其是处理量非常有限，不适于工业化大规模生产，同时，蟹壳中大量存在的钙资源和蛋白质资源没有得到充分利用。

近年来发展的一些改进技术，如酶法、微生物发酵法等，由于成本高、效率低，多数停滞于实验室规模，无法获得工业生产应用。采用酶法脱蛋白，虽然污染小、条件温和，但酶解脱蛋白酶解效率低，需多次酶解，往往还需要其他辅助手段协同脱蛋白，反而增加了提取步骤和提取成本。如CN201310056441.9公开了一种甲壳素的清洁生产工艺，采用酶法水解蟹壳原料中的蛋白质，由于水解不完全，酶解残渣还需用氢氧化钠、盐酸依次浸泡制备甲壳素。该方法本质上与酸碱法没有根本区别，且步骤繁多。又如CN201310615938.X公开了一种甲壳素的分离提取工艺方法，采用混合酶（胰蛋白酶：枯草杆菌1.398蛋白酶：木瓜蛋白酶=1:2:1）酶解去除蛋白质，然后用10～11%的盐酸溶液浸泡脱钙后加氢氧化钠中和，盐酸脱钙液中的高氯高钙使废水处理成本大大提高。再如CN201611142177.0公开了一种蟹壳中甲壳素的提取方法，将蟹壳置于零下20～30℃冷冻后，采用液氮粉碎，加入水，置于超声波中1～2小时后，再放置到电磁场中20～30分钟，加入冰醋酸调节pH至3～5，温度为45～65℃，加入蛋白酶搅拌酶解2～4小时后，再放置在水浴中灭酶，收集沉淀物，加入乙酸乙酯超声20～30分钟后，减压旋转蒸发回收乙酸乙酯，冷冻干燥后即得所述甲壳素。可见酶解法并没有简化工艺流程。微生物发酵法可避免使用强酸强碱造成的环境污染、甲壳素水解和部分脱乙酰基等问题，但是操作较为复杂，蛋白质脱除效率低，且发酵周期长、生产成本高。如CN200910069014.8公开了一种全过程微生物提取甲壳素的方法，将虾、蟹壳放入固体发酵设备里，按照比例投入菌粉（5%～30%），温度控制40℃～70℃、pH5～8.5、通气量0.5～1.6L/min进行固体发酵。反应过程中需要通入热风，而在反应中产生的废气，需要通过对其进行处理后方能排放到空气中，大大增加了反应的步骤以及生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种低成本的从蟹壳中一步脱钙、脱蛋白、脱脂肪提取甲壳素的方法。