一种生物酶法从小龙虾壳中提取N-乙酰氨基葡萄糖与虾青素的方法技术

本发明专利技术公开了一种生物酶法从小龙虾壳中提取N‑乙酰氨基葡萄糖与虾青素的方法。该方法包括以下步骤：小龙虾虾壳预处理得到小龙虾虾壳粉；取产几丁质酶微生物为供试菌，将供试菌接种至种子培养基上培养得种子液，再将种子液转移至发酵培养基中发酵后，提纯得粗纯酶液；取小龙虾虾壳粉置于反应釜中，依次加入粗纯酶液和有机试剂，避光下边搅拌边恒温加热至20‑37℃得酶解液；将酶解液静止分层后，倒出上层液，避光下回收有机试剂和富含虾青素的虾油，再离心下层液，用吸附树脂经吸附洗脱后，将洗脱液经低温浓缩、醇洗、结晶、干燥得N‑乙酰氨基葡萄糖。本发明专利技术方法以废弃生物质为原料，同时提取两种物质，缩短了产生周期，提高了产物的质量。

A method for extracting N- acetylglucosamine and astaxanthin from small lobster shell by biological enzyme method

The invention discloses a method for extracting N_acetylglucosamine and astaxanthin from crayfish shell by biological enzymatic method. The method comprises the following steps: the crayfish shell powder is obtained by pretreatment of crayfish shell; the chitinase-producing microorganism is taken as the test bacteria, and the test bacteria are inoculated into the seed medium to obtain the seed liquid, then the seed liquid is transferred to the fermentation medium for fermentation, and then the crude enzyme liquid is purified; the crayfish shell powder is taken and placed in a reaction kettle. The crude enzyme solution and organic reagent were added in turn, and the hydrolysate was heated to 20 37 while stirring in order to avoid light. After the hydrolysate was still stratified, the upper liquid was poured out, and the organic reagent and Astaxanthin-rich astaxanthin oil were recovered in the absence of light. N acetyl glucosamine was obtained by alcohol washing, crystallization and drying. The method takes waste biomass as raw material, simultaneously extracts two kinds of substances, shortens the production cycle and improves the quality of the product.

【技术实现步骤摘要】
一种生物酶法从小龙虾壳中提取N-乙酰氨基葡萄糖与虾青素的方法
本专利技术属于生物
，涉及一种生物酶法从小龙虾壳中提取N-乙酰氨基葡萄糖与虾青素的方法。
技术介绍
N-乙酰-D-氨基葡萄糖是生物细胞内许多重要多糖的基本组成单位，尤其在海洋甲壳类动物的外骨骼含量最高。N-乙酰-D-氨基葡萄糖及其衍生物的应用十分广泛，在临床医药上它是目前治疗风湿性及类风湿性关节炎的药物，此外，还具有增强人体免疫系统的功能，通过抑制癌细胞或纤维细胞的过度生长，可对癌症和恶性肿癌起到抑制和治疗作用。食品行业里它也可以作为食品抗氧化剂、婴幼儿食品添加剂及糖尿病患者甜味剂。虾青素(astaxanthin)又名龙虾壳色素，分子结构中有两个β-紫罗兰酮环，11个共轭双键。虾青素广泛存在于自然界，如大多数甲壳类动物和鲑科鱼类体内，植物的叶、花、果，以及火烈鸟的羽毛中等。虾青素具有多种生理功效，如在抗氧化性、抗肿瘤、预防癌症、增强免疫力、改善视力等方面都有一定的效果。我国虾类资源极为丰富，小龙虾（Procambarusclarkii），原产于美国东南部，又名克氏螯虾，是最具食用价值的淡水龙虾品种，年产量占整个淡水龙虾产量的70-80%。随着夏季的到来，各地都会对食用小龙虾狂热至极，每只小龙虾的可食比率为20-30%，还有70-80%的部分(主要为虾头和虾壳)被废弃。南京人每年要消费掉1000-2000吨龙虾和800吨螃蟹，扔掉龙虾蟹壳1500吨;每年避免不了的产生了大量虾壳垃圾，而虾壳中含有大量具有高附价值的物质如几丁质和虾青素。虾头、虾壳中几丁质含量达10-20%，蛋白质含量达到20-40%，钙含量达到30-40%。目前国内有关虾壳的处理工艺虽多，但是多数存在过程工艺不够完善。如申请号为CN02122565.6一种用鲜虾壳生产甲壳素、虾青素和蛋白质的方法专利中，处理虾壳时采用的酸碱溶液会造成环境的严重污染。CN104140474A专利开发了一种综合利用废弃虾蟹皮有用物质的方法，对各个物质进行了提取，同时对几丁质进行了酶法降解得到N-乙酰氨基葡萄糖，存在周期过长，工艺较为复杂。同时，几丁质降解产物既可以作为菌体利用的碳源，又可作为氮源。转化过程难以控制，极易染菌，会使发酵产物N-乙酰氨基葡萄糖被所染杂菌迅速消耗，影响产品质量水平。目前工业应用上常用的防止染菌措施主要利用紫外灭菌器，超声波灭菌器，高压灭菌器等，例如专利一种降低染菌概率的连续发酵扩培装置（CN201220624316.4）中利用蒸汽湿热灭菌达到抑菌效果，并通过合并管道减少开口数量，并减少阀门数量，降低连续发酵扩培过程的染菌概率。尽管上述技术比较成熟，但是存在着设备昂贵，操作危险的缺点，限制了生物制糖业的发展。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种生物酶法从小龙虾壳中提取N-乙酰氨基葡萄糖与虾青素的方法，该方法操作简单易行，绿色污染，对设备要求低，原料利用率高，同时提取两种物质，不仅缩短了反应周期，且生产过程产物被污染风险低，产品质量高。为解决现有技术问题，本专利技术采取的技术方案为：一种生物酶法从小龙虾壳中提取N-乙酰氨基葡萄糖与虾青素的方法，包括以下步骤：步骤1，小龙虾虾壳预处理将小龙虾虾壳经过清洗、煮沸、烘干后，粉碎得到小龙虾虾壳粉；步骤2，粗纯酶液的制备取产几丁质酶微生物为供试菌，将供试菌接种至种子培养基上培养得种子液，再将种子液转移至发酵培养基中发酵后，提纯得粗纯酶液；步骤3，无菌酶解小龙虾虾壳取小龙虾虾壳粉置于反应釜中，依次加入粗纯酶液和有机试剂，避光下边搅拌边恒温加热至20-37℃得酶解液；步骤4，将步骤3中的酶解液静止20min-1h分层后，倒出上层液，避光下回收有机试剂和富含虾青素的虾油，再离心下层液，用吸附树脂经吸附、洗脱后，将洗脱液经低温浓缩、醇洗、结晶、干燥得N-乙酰氨基葡萄糖。作为改进的是，步骤1中小龙虾虾壳粉的目数为50目。作为改进的是，步骤2中产几丁质酶微生物为ChitinolyticbactermeiyuanensisSYBC-H1或Chitinibactersp.GC72；种子培养温度为37℃，转速为200rpm，初始pH为6-8；发酵温度为培养温度为30℃，转速为200rpm，初始pH为6-8，通气量为1vvm。作为改进的是，步骤3中所述有机试剂为乙醚、正己烷、环己烷、正辛烷、二氯甲烷或石油醚中的一种或多种混合，且有机试剂占总体系的体积份数为10-70%，搅拌速度为50-500rpm。作为上述技术方案的优选，所述的步骤（2）中粗纯酶是以吸附降解法获得，胶体几丁质作为吸附载体对几丁质酶的进行特异性吸附，然后进行降解，除去未降解的固体，上清即为酶液。有益效果与现有技术相比，本专利技术的优势在于：（1）本专利技术利用小龙虾虾壳为原料，充分利用了废弃生物质资源，成本低，安全性高；（2）本专利技术同时提取N-乙酰氨基葡萄糖和虾青素，缩短了生产周期，采用有机试剂使两种产物分两相生产，且有机试剂可回收，同时避免了产物被微生物降解的风险，提取过程无菌，产率高。附图说明图1为虾壳虾青素样品液相图谱；图2为虾青素标准品液相图谱；图3为N-乙酰氨基葡萄糖样品液相图谱；图4为N-乙酰氨基葡萄糖准品图谱。具体实施方式实施例1一种生物酶法从小龙虾壳中提取N-乙酰氨基葡萄糖与虾青素的方法，包括以下步骤：步骤1，小龙虾虾壳预处理将50g小龙虾虾壳经过超声清洗3次，一次30min除掉大部分颗粒杂质，煮沸除去食用油脂，然后烘干后，粉碎（50目）得到小龙虾虾壳粉；步骤2，粗纯酶液的制备取产几丁质酶微生物为供试菌，将供试菌接种至种子培养基上，在37℃，200rpm，初始pH为7的条件下培养得种子液，再将种子液转移至发酵培养基中30℃，200rpm，初始pH为7，通气量1vvm的条件下发酵后，提纯得粗纯酶液；步骤3，无菌酶解小龙虾虾壳取10g小龙虾虾壳粉置于反应釜中，依次加入粗纯酶液和30%（v/v）正己烷，总体系为100ml，避光下以300rpm的速度搅拌边恒温加热至35℃，24小时后得酶解液；步骤4，将步骤3中的酶解液静止20min分层后，倒出上层液，避光下回收有机试剂和富含虾青素的虾油，提取率约为60%，再离心下层液，用吸附树脂经吸附、洗脱后，将洗脱液经低温浓缩、醇洗、结晶、干燥得1.7gN-乙酰氨基葡萄糖。实施例2一种生物酶法从小龙虾壳中提取N-乙酰氨基葡萄糖与虾青素的方法，包括以下步骤：步骤1，小龙虾虾壳预处理将500g小龙虾虾壳经过超声清洗3次，一次40min除掉大部分颗粒杂质，煮沸除去食用油脂，然后烘干后，粉碎（50目）得到小龙虾虾壳粉；步骤2，粗纯酶液的制备取产几丁质酶微生物为供试菌，将供试菌接种至种子培养基上，在37℃，200rpm，初始pH为7的条件下培养得种子液，再将种子液转移至发酵培养基中30℃，200rpm，初始pH为6.8，通气量1vvm的条件下发酵后，提纯得粗纯酶液；步骤3，无菌酶解小龙虾虾壳取10g小龙虾虾壳粉置于反应釜中，依次加入粗纯酶液和40%（v/v）正辛烷，总体系为2L，避光下以400rpm的速度搅拌边恒温加热至37℃，24小时后得酶解液；步骤4，将步骤3中的酶解液静止40min分层后，倒出上层液，避光下回收有机试剂和富含虾青本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物酶法从小龙虾壳中提取N‑乙酰氨基葡萄糖与虾青素的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，小龙虾虾壳预处理将小龙虾虾壳经过清洗、煮沸、烘干后，粉碎得到小龙虾虾壳粉；步骤2，粗纯酶液的制备取产几丁质酶微生物为供试菌，将供试菌接种至种子培养基上培养得种子液，再将种子液转移至发酵培养基中发酵后，提纯得粗纯酶液；步骤3，无菌酶解小龙虾虾壳取小龙虾虾壳粉置于反应釜中，依次加入粗纯酶液和有机试剂，避光下边搅拌边恒温加热至20‑37℃得酶解液；步骤4，将步骤3中的酶解液静止20min‑1h分层后，倒出上层液，避光下回收有机试剂和富含虾青素的虾油，再离心下层液，用吸附树脂经吸附、洗脱后，将洗脱液经低温浓缩、醇洗、结晶、干燥得N‑乙酰氨基葡萄糖。

【技术特征摘要】
1.一种生物酶法从小龙虾壳中提取N-乙酰氨基葡萄糖与虾青素的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，小龙虾虾壳预处理将小龙虾虾壳经过清洗、煮沸、烘干后，粉碎得到小龙虾虾壳粉；步骤2，粗纯酶液的制备取产几丁质酶微生物为供试菌，将供试菌接种至种子培养基上培养得种子液，再将种子液转移至发酵培养基中发酵后，提纯得粗纯酶液；步骤3，无菌酶解小龙虾虾壳取小龙虾虾壳粉置于反应釜中，依次加入粗纯酶液和有机试剂，避光下边搅拌边恒温加热至20-37℃得酶解液；步骤4，将步骤3中的酶解液静止20min-1h分层后，倒出上层液，避光下回收有机试剂和富含虾青素的虾油，再离心下层液，用吸附树脂经吸附、洗脱后，将洗脱液经低温浓缩、醇洗、结晶、干燥得N-乙酰氨基葡萄糖。2.根据权利要求1所述的一种生物酶法从小龙虾壳中提取N-乙酰氨基葡萄糖与虾青素的方法，其特征在于，步骤1中小龙...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈可泉，张阿磊，魏国光，王昕，许晟，欧阳平凯，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32