一种利用虾废料同时制取虾青素、壳聚糖的方法技术

本发明专利技术是关于虾废弃物的重新再利用，具体为一种利用虾废料同时制取虾青素、壳聚糖的方法,利用枯草芽孢杆菌和氧化葡糖杆菌协同作用加以葡萄糖来发酵虾皮和虾头进行脱盐和脱蛋白质，然后利用嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌共生体系发酵一周进行脱钙和脱色，利用甲壳素脱乙酰酶处理甲壳素得壳聚糖，用革兰氏阴性菌类志贺邻单胞菌处理得虾青素。在发酵的过程中无需大量的酸碱加入，减少了环境污染，并且微生物发酵比采用酶发酵节约成本，得到的活性成分含量更高，实现了对原料有效成分的完全利用，经济可行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于虾废弃物的重新再利用，具体为一种利用虾废料同时制取虾青素、壳聚糖的方法，即利用微生物协同发酵技术从虾废弃物中同时提取活性物质虾青素、壳聚糖的方法。
技术介绍
我国对虾产量很高并远销国外市场，对新鲜虾的食用和加工过程中主要是弃去头部和外壳，缺乏完全利用造成虾壳和虾头中营养成分的极大浪费同时也增加了环境的负担，虾头和虾壳中含有丰富的壳聚糖、氨基酸、不饱和脂肪酸、矿物质和多种微量元素，目前世界上许多国家都着力开发这一资源。在制备方法上，传统水产品下脚料通常采用酸和酶来提取生物活性物质，如公开号CN104938604A的专利技术专利，该申请公开了一种水产加工下脚料综合利用方法，其分别公开了生产虾青素、脂肪酸和水解蛋白产品：1将水产加工下脚料洗净，在真空低温冷冻式干燥机中40-60℃低温干燥，至含水量达2-10%，冷冻粉碎至20-100目；2往步骤1处理后的原料中，加入原料干重的2-20倍水，调pH值6-10，加入脂肪酶和木瓜蛋白酶，其重量比为底物重量的0.1-0.5%和0.2-0.8%，水解2-20h，在水解1-3h后，再按底物干重比添加0.1-1.2%的风味酶，直至水解完成；3将步骤2的产物灭酶后，进入离心机，2000-8000rpm，10-50分钟进行固液分离，得到固相和液相，并分别待用；4将步骤3得到的液体进行反渗透脱水，得到脂肪酸、虾青素和水解蛋白混合物，然后加入包埋剂β-环状糊精和麦芽糖糊精，加入按三者重量比，脂肪酸、虾青素和水解蛋白混合物：β-环状糊精：麦芽糖糊精=20-80：0.1-5：25-75，然后进行高压均质，使溶入脂肪酸的虾青素与水溶性的水解蛋白完全均质融合；5将步骤4的产物输入真空低温冷冻式干燥机，40-60℃干燥至含水量为2-10%为止，精制成粉，或按常规方法制粒、压片即得含虾青素、脂肪酸的水解蛋白片。由以上可知，该申请主要是利用酶来提取虾青素。生产甲壳素及其衍生物壳聚糖产品：将步骤3中分离的固体，加入原料干重的2-10%柠檬酸、苹果酸和乳酸，三酸体积比2：2：1，料液比为1~10：5~20（kg/L），提取2-10h，然后由输送泵打入离心机离心，2000-8000rpm，10-50分钟，进行固液分离，液体和固体分别用于提取有机钙和甲壳素及其衍生物壳聚糖，放入具有150-200目筛板的贮罐中，用水冲洗2-3次，即得白色甲壳素；2所得甲壳素，加原料干重的0.2-1.2%的纤维素酶,调pH值4-6，在40-60℃下，水解2-10h，降解脱甲壳素分子中的乙酰基，然后通过离心机2000-8000rpm离心10-50分钟，进行固液分离；3将分离的液体40-60℃减压浓缩至比重1.0-1.3后，输入真空低温冷冻式干燥机40-60℃干燥至含水量2-10%，即得壳聚糖。由以上可知，该申请主要是利用酸和酶来提取甲壳素。该专利的工艺中多次使用酶进行生产，而酶制剂的成本昂贵，不适合大工业化生产，微生物繁殖能力强，成本低，产率高，优势明显。壳聚糖具有独特的理化性质和生物活性功能，易于被人体吸收。其化学结构为带阳离子的高分子碱性多糖聚合物，可经甲壳素脱乙酰基制得。不仅具有减肥调脂、美容护肤得功效，还可以升高血液pH值，增强免疫活性细胞质量和数量，抑制肿瘤血管内皮细胞的生长；活化修复干细胞，强化肝脏功能；促使胰岛素分泌，防治高血压；促进肠道有益菌得繁殖，吸附排除体内重金属等作用。以往传统方法生产甲壳素一般使用高浓度的酸碱处理原料，脱除其中的矿物质、脂质、蛋白质等杂质，再经过脱色而成，导致甲壳素的结构被酸碱破坏，并产生大量的废水污染环境。现有技术中加入蛋白酶进行水解虽然避免了强酸碱的使用，但是商品化酶制剂增加了运营成本，而发酵法利用微生物繁殖过程中产酸去除矿物质，产蛋白酶去除蛋白质，发酵过程中不会水解甲壳素，提高了提取率。虾青素是一种类胡萝卜素，是单线态氧的淬灭剂，也是人类发现自然界最强的抗氧化剂，其抗氧化能力超过现有的抗氧化剂，在体内可与蛋白质结合呈现青、蓝色，对人体有抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、预防动脉硬化和心脑血管疾病等作用。虾青素的化学合成困难，采用有毒溶剂进行提取安全性不可知并且动物体对天然虾青素的吸收比化学合成要强，因此，利用自然界的微生物进行天然虾青素的提取成为研究的热点，利用已经除去蛋白质的甲壳素上清液进行提取简化了工序，对壳聚糖和虾青素的综合提取利用具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种发酵虾废料同时制备虾青素、壳聚糖的方法，发酵生产的活性物质可安全用于食品、保健品等多领域。为了实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：S1：新鲜虾壳和虾头经清洗、粉碎后加水制成浆液并水煮灭菌；S2：加入10%葡萄糖，均质处理3-5min，将扩大培养的微生物菌液接种到S1制备的浆液中进行发酵；S3：灭菌后将发酵液分离得上清液和残渣，残渣中含有甲壳素；S4：将S3中得到的残渣水洗，干燥，加入1%醋酸溶液按1:4固液比配置成甲壳素溶液，调节pH4-5，加入脱乙酰酶；灭酶活后固液分离取沉淀水洗、干燥得到壳聚糖；S5：上清液用邻单胞杆菌（plesiomonas）处理，灭菌、过滤、喷雾干燥后得到虾青素，具体步骤为：37℃下，活化31-35h；以10%-20%的接种量，接入上清液中，发酵条件为：35-40℃、150-180rpm下震荡36-50h。进一步地，所述S2中微生物菌包括枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）、氧化葡糖杆菌(Gluconobacteroxydans)、嗜热链球菌(Streptococcusthermophilus)、嗜酸乳杆菌(Lactobacillusacidophilus)和保加利亚乳杆菌(Lactobacillusbulgaricus)。要求枯草芽孢杆菌和氧化葡糖杆菌依次加入，经过72h发酵后再加入嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌共生体系发酵一周。进一步地，所述S3中发酵液采用2000-5000r/min离心机离心5-15min分离成发酵液和残渣。进一步地，所述S4中灭酶活的条件优选为90-100℃，处理3-5min。进一步地，所述S4中所述的干燥方式包括真空冷冻干燥或者喷雾干燥。进一步地，所述S5中所述的嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌的活化条件：37℃下，活化25-33h，以5%-20%的接种量，接入到灭好菌的虾浆中；发酵条件为：30-40℃、170-200rpm下震荡一周。进一步地，所述S1、S3、S5中灭菌方式采用蒸汽灭菌条件为120℃，25-30min或者巴氏杀菌。本专利技术利用枯草芽孢杆菌和氧化葡糖杆菌协同作用加以葡萄糖来发酵虾皮和虾头进行脱盐和脱蛋白质，然后利用嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌共生体系发酵一周进行脱钙和脱色，利用甲壳素脱乙酰酶处理甲壳素得壳聚糖，用革兰氏阴性菌类志贺邻单胞菌处理得虾青素。在发酵的过程中无需大量的酸碱加入，减少了环境污染，并且微生物发酵比采用酶发酵节约成本，得到的活性成分含量更高，实现了对原料有效成分的完全利用，经济可行。附图说明图1：本专利技术的流程示意图。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术中的枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）菌种编号：CGMCC1.934、氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用虾废料同时制取虾青素、壳聚糖的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S1：新鲜虾壳和虾头经清洗、粉碎后加1:3‑5倍水，制成浆液并在120℃水煮灭菌25‑30min；S2：加入10%的葡萄糖，均质处理3‑5min，接入菌种，将扩大培养的微生物菌液接种到S1制备的浆液中进行发酵；S3：灭菌后将发酵液分离得上清液和残渣，残渣中含有甲壳素；S4：将S3中得到的残渣水洗，干燥，加入1%的醋酸溶液按1：4配置成甲壳素溶液，调节pH4‑5，加入脱乙酰酶；灭酶活后固液分离取沉淀水洗、干燥得到壳聚糖；S5：上清液用邻单胞杆菌处理，灭菌、过滤、喷雾干燥后得到虾青素，具体步骤为：37℃下，活化31‑35h；以10%‑20%的接种量，接入上清液中，发酵条件为：35‑40℃、150‑180rpm下震荡36‑50h。

【技术特征摘要】
1.一种利用虾废料同时制取虾青素、壳聚糖的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S1：新鲜虾壳和虾头经清洗、粉碎后加1:3-5倍水，制成浆液并在120℃水煮灭菌25-30min；S2：加入10%的葡萄糖，均质处理3-5min，接入菌种，将扩大培养的微生物菌液接种到S1制备的浆液中进行发酵；S3：灭菌后将发酵液分离得上清液和残渣，残渣中含有甲壳素；S4：将S3中得到的残渣水洗，干燥，加入1%的醋酸溶液按1：4配置成甲壳素溶液，调节pH4-5，加入脱乙酰酶；灭酶活后固液分离取沉淀水洗、干燥得到壳聚糖；S5：上清液用邻单胞杆菌处理，灭菌、过滤、喷雾干燥后得到虾青素，具体步骤为：37℃下，活化31-35h；以10%-20%的接种量，接入上清液中，发酵条件为：35-40℃、150-180rpm下震荡36-50h。2.根据权利要求1所述的一种利用虾废料同时制取虾青素、壳聚糖的方法，其特征在于，所述步骤S2中微生物菌包括枯草芽孢杆菌、氧化葡糖杆菌、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌和保加利亚乳杆菌。3.根据权利要求2所述的一种利用虾废料同时制取虾青素、壳聚糖的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：段人钰，
申请(专利权)人：山东维尼莱生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37