[发明专利]一种虾壳简易制备壳寡糖的方法

说明书

本发明公开了一种虾壳简易制备壳寡糖的方法，涉及海产品加工技术领域。本发明在虾壳中接种乳酸菌进行发酵，然后依次用柠檬酸和NaOH水溶液处理得到甲壳素；将所得甲壳素加入NaOH水溶液中处理，得到壳聚糖；将所述壳聚糖采用电解法制备得到壳寡糖；本发明通过对制备条件的优化实现了93％的电解率，无需高温高压灭杂菌，无需盐酸(HCl)，无需高锰酸钾(KMnO₄)和双氧水(H₂O₂)脱色步骤，制备过程所需药品廉价且安全，所需设备简单，易于操作，即可实现家庭作坊式操作，亦适合工业自动化。本发明以废弃虾壳为原料，能够实现废弃虾壳的高值化，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及海产品加工技术领域，特别是涉及一种虾壳简易制备壳寡糖的方法。

背景技术

我国海域广阔，虾类资源丰富，每年的养殖量以百万吨来计算，2019年中国产量110万吨，进口60万吨。对虾加工后废弃的虾壳虾头约占虾30％的重量，这必然产生巨量的虾壳虾头加工废弃物；虾壳和虾头等废弃物中含有丰富的可利用的成分，含有钙质约60％，蛋白质约20％，几丁质约20％，其余的如虾青素、游离氨基酸、少量脂肪等则不足1％，如果没能及时处理和利用，不仅会造成重大的环境污染，还是一种严重的资源浪费，目前，对于虾壳虾头的利用方面，只有少量用于生产饲料和甲壳素，还有很大一部分没有开发利用。

虾加工品是农业、工业、医药卫生、食品等领域中不可替代的环境友好材料。虾壳的酸碱处理法是最为早期也是最为传统的广泛使用方法，这种方法有工艺简单、提取的浓度高、处理的周期短、工艺成熟等优点，但是过程使用强酸强碱和脱色步骤，存在排除出的工业废水多、酸碱对设备的腐蚀性强、耗能大并且操作安全性低等问题；另外操作过程用到的盐酸(HCl)、高锰酸钾(KMnO4)和双氧水(H2O2)是受管制的易制毒易制爆化学品，购买他们需要报备,这样给生产带来很多不便，限制了酸碱处理法的使用。酶法处理虾壳的反应条件不涉及强酸强碱，较为温和，不会产生较大的污染，对环境友好，但是酶法普遍生产成本较高，难以广泛应用在壳聚糖生产。微生物发酵法则是利用微生物发酵过程来去除虾壳中的蛋白和碳酸钙，从而获得甲壳素，这种方法是目前前景最好的一种方法，也是当今的研究热点。

壳聚糖是甲壳素的衍生物，天然无毒无污染生物降解性好的生物相容性材料，由于分子量较大、高聚合度、水溶性差等对其在工业生产与应用中存在较大的局限性。壳寡糖直接参与人体的生理调节，效果比壳聚糖更为显著，具有许多优于高分子量壳聚糖的功能，比如壳寡糖增加机体免疫功能比壳聚糖更强。而壳聚糖要通过人体的生物酶降解先得到部分小分子量的壳寡糖，一般情况下，降解比例为1－5％，其余95％的壳聚糖则通过人的肠道系统而排除，因而通过体内壳聚糖降解成壳寡糖，利用率低下。低聚壳聚糖即壳寡糖其链段分子上连接着大量的羟基和氨基活泼性基团，具有分子量低、溶解度高、吸湿保湿性好、吸收能力强和具有较好的流动性、生物相容性等优点，同时还具有抗炎、增强免疫力、抗肿瘤、抑菌、清除自由基、抗氧化等生理活性。因此，壳寡糖被誉为“生命第六要素”，得到了学术界热切的关注，在生物、化学、药品，农业等领域被广泛研究和应用，壳寡糖已被我国认定为新食品原料。近几年，国内壳寡糖需求量增速稳定在10％以上，行业处于产业生命周期的成长阶段。2019年我国壳寡糖产量1534吨，同比2018年的1365吨增长了12.38％，2020年中国壳寡糖行业产量达到1645吨。

随着壳寡糖需求日益增加，出现了主要的四大类关于壳聚糖降解方法：酸降解法利用溶液中氢离子的结合作用，引起分子长链部分断裂得到聚合度小的壳聚糖，但往往生产时间长，难以控制寡糖的聚合度等问题；化学氧化降解法利用酸性条件下的氧化还原反应作用，易产生工业污染与产物难以分离的状况；酶降解法利用酶高效的催化作用制备高活性的低聚壳聚糖，存在酶制剂的成本高且酶的作用条件要求严苛和酶回收率低的问题；物理降解法多处于实验室阶段，其有超声波降解法，γ射线降解法、机械法等，但资金投入大且要求设备与技术相对成熟。由于壳聚糖广泛存在海产品的副产品和废弃物中，虽然有上述降解方法，但技术尚未成熟，现需一种快捷有效且环保的降解方法。

发明内容