專利名稱:一種利用可食用酸從蝦頭和蝦殼中提取蛋白質和甲殼素的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及從水產品中提取蛋白質和甲殼素的技術領域：
，具體涉及一種利用可食 用酸從蝦頭和蝦殼中提取蛋白質和甲殼素的方法。
背景技術：
在生產冷凍蝦仁的過程中，會產生大量的蝦頭和蝦殼等廢棄物，目前對這些廢棄 物尚不能充分利用。對蝦的蝦頭和蝦殼約占蝦體重量的30% 40%左右，新鮮的蝦頭和蝦 殼中含有大約5%左右的甲殼素，5%左右碳酸鈣等礦物質，7 15%蛋白質，少量油脂，以 及維生素E、蝦青素、卵磷脂等成分，值得開發(fā)利用。
目前利用蝦頭和蝦殼的主要途徑是直接用于生產甲殼素，該方法采用高濃度的鹽 酸、氫氧化鈉處理原料，脫除其中的蛋白質、脂質、礦物質等雜質，再經(jīng)脫色而成。這種生產 方式不僅產生大量強酸性、強堿性的有機廢水，污染嚴重，而且其中的蛋白質、脂肪、鈣等礦 物質均作為雜質被除去，無法利用。
現(xiàn)有技術中雖有一些方法可以通過蝦頭的自溶或者加入蛋白酶回收大部分蛋白 質，剩余的殘渣再用于生產甲殼素。如陳丹等人的專利(公開號CN101129161A)是將蝦頭 進行壓榨，使殼肉分離；將殼、汁肉打碎、勻漿后，加水浸泡；加入PH緩沖液、酶激活劑，升溫 后，持續(xù)攪拌；將過濾后所得的濾液濃縮，干燥即可。該方法通過自溶反應生產酶解蛋白，同 時得到蝦殼粉。但這樣的殘渣中依然保留著全部礦物質，大部分脂類和一些蛋白質，用其生 產甲殼素仍然需要采用高濃度的鹽酸、氫氧化鈉處理原料，同樣無法解決污染等問題。
為解決上述問題，王廣祥(專利申請?zhí)?2122565. 6)采用機械破碎擠壓的方法將 蝦頭和蝦殼中的液體壓榨出來，該液體經(jīng)有機溶劑萃取分離出蝦青素和油脂。殘留水相中 的蛋白質經(jīng)添加蛋白酶水解，濃縮干燥，得到水解蛋白粉。于殼體部分加入可食用酸軟化 脫鈣，再加入堿液脫除蛋白和蝦青素，然后再用有機溶劑抽提軟化的殼體，上述殼體再經(jīng)加 熱蒸發(fā)有機溶劑，并漂洗至PH中性，得到甲殼素。該發(fā)明雖然可以充分利用蝦頭和蝦殼中 的各種成分，但是操作步驟很復雜，并且多次使用有機溶劑，存在易燃易爆，溶劑揮發(fā)等問 題，而且仍然要使用2 10%的堿液，環(huán)境污染的問題未能得到有效解決。專利申請?zhí)枮?200510101411. 0,91106258. 0的專利申請中采用有機酸處理新鮮蝦頭、蝦殼的，但這些專利 都沒有很好地利用內源蛋白酶。
國外已有利用乳酸菌發(fā)酵蝦頭和蝦殼回收甲殼素、蛋白質和蝦青素的報道，例 如 Bhaskar, N.，Suresh, P. V.，Sakhare, P. Z.，et al. 2007. (Enzyme and Microbial Technology.40 1427-1434.)，Neith Pacheco，Monica Garnica-Gonza1eζ, Jessica Y. Ramirez-Hernandez,et al. (Bioresource Technology，2009，100 :2849 2854. )，Cira， L. A.，Huerta，S.，Hall，G. M.，Shirai, K. (Process Biochemistry，2002，37 :1359_1366.) 等，但涉及的方法都是利用發(fā)酵產生的乳酸將蝦頭和蝦殼中的礦物質溶解，同時蛋白質在 發(fā)酵過程中被蝦頭內源酶水解，得以液化分離出來。國外這些方法雖然在可以回收絕大部分蛋白質、部分蝦青素，并脫除蝦頭和蝦殼中的大部分礦物質，解決大部分污染問題。但是 由于發(fā)酵過程產酸并不充足，發(fā)酵后所得殼體中仍有相當含量的礦物質，還需進一步用鹽 酸處理才能得到甲殼素；而且發(fā)酵時間長，還要添加葡萄糖，接種，控制溫度等，影響因素較 多，不易控制。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，尤其是在利用蝦頭和蝦殼方面存在的污 染嚴重、操作復雜、有效成分難以全面利用等問題，提供一種利用可食用酸并結合蝦頭和蝦 殼中內源蛋白酶的自溶作用提取蛋白質和甲殼素的方法，通過本發(fā)明方法可以同時將蝦頭 和蝦殼中的主要成分——蛋白質和甲殼素提取出來，得到富含鈣等礦物質的水解蛋白質粉 和食品級甲殼素，本發(fā)明方法簡單實用，對設備要求低，減少環(huán)境污染。
本發(fā)明目的通過以下技術方案予以實現(xiàn)
提供一種利用可食用酸從蝦頭和蝦殼中提取蛋白質和甲殼素的方法，包括以下步 驟
(1)選取新鮮或凍藏的蝦頭和蝦殼；
(2)向蝦頭和蝦殼中加入可食用酸并混合均勻；所述可食用酸的加入分多次進 行，反應12h內加入可食用酸保持體系pH值高于4. 0，以保持內源酶的活性；反應12h后應 控制體系的PH值低于4. 5，以防止發(fā)生腐敗；控制反應最終pH值低于4. 0，以保證礦物質充 分被脫除；
(3)將步驟(2)體系放置反應并不斷攪拌；
(4)將步驟(3)反應液與殘渣分離；
(5)經(jīng)步驟(4)分離后的反應液干燥得到蛋白質粉；殘渣經(jīng)脫色，得到甲殼素。
上述步驟(1)中優(yōu)選新鮮的或凍藏的蝦頭和蝦殼，原料中含有豐富的內源蛋白 酶，通過本發(fā)明整體技術方案的控制，可以保證在后續(xù)反應中能有效水解脫除蛋白質。
上述步驟(1)中所述凍藏的蝦頭和蝦殼解凍后使用，解凍可采用各種食品或飼料 生產中采用的常用方法。
步驟(1)中，為了使可食用酸反應效果更好，可以將蝦頭和蝦殼適當粉碎，以縮小 體積。本發(fā)明可以不加水，直接往蝦頭和蝦殼中加入可食用酸，但向蝦頭和蝦殼中適當加 水，再加入可食用酸，有利于可食用酸與蝦頭、蝦殼混合均勻，促進礦物質溶出，效果更好。
步驟(2)所述可食用酸可選用各種可用于食品或飼料中的酸，包括乙酸、乳酸等 可以與礦物質形成可溶性鹽的酸類，可以使用一種，也可以使用多種，使用多種的時候不同 酸混合的比例不做限定。
本發(fā)明通過大量的實驗總結得到，上述步驟(2)中所述可食用酸的加入應分多次 進行，可食用酸的加入量根據(jù)體系的PH值確定。具體是保持體系的pH值在反應最初12h內 始終高于4.0，以利于內源蛋白酶的自溶作用，并且保證可食用酸與蝦頭和蝦殼中的碳酸鹽 的反應不過于劇烈，避免過快產生大量二氧化碳氣體導致物料溢出反應容器；反應12h后 應控制體系的PH值低于4. 5，以防止發(fā)生腐敗并有效脫除礦物質；反應最終pH應低于4. 0， 以保證礦物質充分被脫除。優(yōu)選的方案是在反應12h內采用加入可食用酸控制pH值在 4. 5 5. 5之間，反應12h后應控制可食用酸的加入量使體系的pH值達到4. 0 4. 5，在反
4應48h后控制體系pH值低于4. 0，只要pH值不至于低至使酶全部失活。通過長期大量的實 驗證明，本發(fā)明總結得到的技術方案可保證充分利用蝦頭和蝦殼的內源蛋白酶。
上述步驟(3)中所述反應溫度低于60°C，以防止蝦頭蝦殼內源蛋白酶失活，結合 本發(fā)明整體技術方案，反應溫度優(yōu)選40 55°C ；放置反應的時間為24h以上，優(yōu)選72h以 上。反應過程中應不斷攪拌以及時釋放出不斷產生的二氧化碳氣體，保證原料不溢出反應 容器。
上述步驟(4)中所述反應液與殘渣分離采用離心或過濾的方法；反應液的干燥可 以采用包括噴霧干燥在內的各種常規(guī)干燥方法。
上述步驟(5)中所述殘渣的脫色采用高錳酸鉀脫色、雙氧水脫色或日光暴曬脫色 等常規(guī)工藝。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果
1.本發(fā)明采用可食用酸浸泡防止蝦頭和蝦殼在自溶過程中發(fā)生腐敗，同時可以溶 解出絕大部分蝦頭和蝦殼中的碳酸鈣等礦物質，反應殘渣只需經(jīng)過脫色即可成為食品級甲 殼素，不需再用鹽酸等強酸處理；
2.本發(fā)明通過反應體系PH值的精確控制，優(yōu)化可食用酸的加入量，使內源蛋白酶 的自溶作用有效、充分發(fā)揮，可以將蝦頭和蝦殼中的蛋白質充分水解并分離出來；
3.采用本發(fā)明可以同時得到富含鈣等礦物質的水解蛋白質和食品級甲殼素，實現(xiàn) 對蝦頭和蝦殼中有效成分的全面利用。
4.本發(fā)明避免了傳統(tǒng)甲殼素生產方法中使用大量鹽酸、氫氧化鈉，并產生大量廢 水的缺點，降低成本和減少環(huán)境污染；
5.本發(fā)明操作簡單，易于控制，對設備要求很低，投資少，見效快。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明，相似物質或步驟的簡單替換不能在 實施例中一一贅述，但并不因此限定本發(fā)明的范圍。
實施例1
本實施例利用可食用酸從蝦頭和蝦殼中提取蛋白質和甲殼素，所述可食用酸為市 購產品，具體實施步驟如下
(1)取IOOg新鮮蝦頭和蝦殼，粉碎至0. 5cm以下；
(2)加入自來水，將粉碎后的蝦頭和蝦殼浸沒；
(3)往步驟⑵中加入乙酸(乙酸濃度不作要求)至體系PH值為5.0，反應，在反 應的12h內連續(xù)測定體系的pH值，反復加入乙酸，以保持體系的pH始終維持在5. 0左右； 12h后繼續(xù)加入乙酸，維持pH值為4. 3 4. 5 ；48h后再加入乙酸，控制pH值在4. 0左右； 72h后再加入乙酸，控制pH值在3. 0左右反應的時間一共為5天，并始終于45°C保溫，反應 期間不斷攪拌以及時釋放二氧化碳氣體；
(4)反應結束后，離心分離反應液和殘渣；
(5)步驟(4)分離得到的反應液經(jīng)干燥得到粉末狀物質17. Sg,該粉末狀物質即為 本實施例所得水解蛋白質粉，褐色，蛋白質含量大于60%，礦物質含量低于30% ；
反應殘渣用清水漂洗至中性，放于日光下暴曬脫色，得到食品級甲殼素，白色，片狀，礦物質含量低于1%。
實施例2
本實施例利用可食用酸從蝦頭和蝦殼中提取蛋白質和甲殼素，所述可食用酸為市 購產品，具體實施步驟如下
(1)取IOOg冷凍的蝦頭和蝦殼，自然解凍后粉碎0. 5cm左右；
(2)用清水將粉碎后的蝦頭和蝦殼浸沒；
(3)往步驟⑵中加入乳酸(濃度不作要求)至體系PH值為5. 5，反應，在反應的 12h內測定體系pH值，反復加入乳酸，以保持體系的pH始終維持在5. 5 ； 12h后繼續(xù)加入乳 酸，維持PH值為4. 4 4. 5 ；36h后再加入乳酸，控制pH值在4. 0左右；48h后再加入乳酸， 控制PH值在3. 5左右；72h后再加入乳酸，控制pH值在3. 0左右，再反應1天時間，并始終 于50°C保溫，反應期間不斷攪拌以及時釋放二氧化碳氣體；
(4)反應結束后，過濾分離反應液和殘渣；
(5)反應液經(jīng)干燥得到粉末狀物質18. Ig,該粉末狀物質即為本實施例所得水解 蛋白質粉，測定蛋白質含量大于60% ；
反應殘渣用清水漂洗至中性，再用高錳酸鉀溶液浸泡2小時，取出用清水洗 凈，再用1 %亞硫酸氫鈉溶液浸泡，再次用清水沖洗干凈，干燥后即得到甲殼素。
實施例3對比實驗
本實施例中可食用酸等原料皆為市購產品。具體實施步驟如下
(1)取IOOg新鮮蝦頭和蝦殼，粉碎至0. 5cm以下；
(2)加入自來水，將粉碎后的蝦頭和蝦殼浸沒；
(3)往步驟(2)中加入乙酸至體系pH值為2. 0，于45°C保溫反應，反復加入乙酸， 以保持體系的PH始終維持在2. 0左右，反應3天，反應期間不斷攪拌以及時釋放二氧化碳 氣體。
(4)反應結束后，離心分離反應液和殘渣；
(5)反應液經(jīng)干燥得到粉末狀物質12. Ig,該粉末狀物質即為本實施例所得水解 蛋白質粉，蛋白質回收率低于60% ；
反應殘渣用清水漂洗至中性，再用高錳酸鉀溶液浸泡2小時，取出用清水洗 凈，再用亞硫酸氫鈉溶液浸泡，再次用清水沖洗干凈，干燥后即得到甲殼素，白色，片狀， 礦物質含量低于1%，但蛋白質殘留量高。
權利要求
一種利用可食用酸從蝦頭和蝦殼中提取蛋白質和甲殼素的方法，其特征在于包括如下步驟(1)選取新鮮或凍藏的蝦頭和蝦殼；(2)向蝦頭和蝦殼中加入可食用酸并混合均勻；所述可食用酸的加入分次進行，反應12h內加入可食用酸保持體系pH值高于4.0，反應12h后應控制體系的pH值低于4.5；控制反應最終pH值應低于4.0；(3)將步驟(2)體系放置反應并不斷攪拌；(4)將步驟(3)反應液與殘渣分離；(5)經(jīng)步驟(4)分離后的反應液干燥得到蛋白質粉；殘渣經(jīng)脫色，得到甲殼素。
2.根據(jù)權利要求
1所述方法，其特征在于步驟(1)所述蝦頭和蝦殼粉碎至0.5cm以下。
3.根據(jù)權利要求
1所述方法，其特征在于步驟(2)中所述可食用酸為乙酸或乳酸。
4.根據(jù)權利要求
1所述方法，其特征在于步驟(3)所述放置反應的溫度為40 55°C。
5.根據(jù)權利要求
1所述方法，其特征在于步驟(3)所述放置反應的時間為24h以上。
6.根據(jù)權利要求
1所述方法，其特征在于步驟(4)中所述反應液與殘渣分離采用離心 或過濾的方法。
7.根據(jù)權利要求
1所述方法，其特征在于步驟(5)中所述殘渣的脫色采用高錳酸鉀脫 色、雙氧水脫色或日光暴曬脫色。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種利用可食用酸從蝦頭和蝦殼中提取蛋白質和甲殼素的方法，包括向蝦頭和蝦殼中加入可食用酸，根據(jù)確定的體系pH值要求控制可食用酸的加入量、放置攪拌反應后分離反應液與殘渣、反應液經(jīng)干燥得到水解蛋白質粉，殘渣經(jīng)脫色，得到甲殼素等步驟。本發(fā)明方法充分利用蝦頭和蝦殼的內源蛋白酶，可以同時將蝦頭和蝦殼中的蛋白質和甲殼素提取出來，得到富含鈣鹽及其它礦物質的水解蛋白質粉以及食品級甲殼素。本發(fā)明方法操作簡單，避免環(huán)境污染，且全面利用了蝦頭和蝦殼中的有效成分。
文檔編號A23J1/04GKCN101904405SQ201010217608
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月5日
發(fā)明者許淑賢 申請人:許淑賢導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan