一種黃粉蟲低聚殼聚糖規模化生產的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于昆蟲低聚殼聚糖制備技術領域，具體涉及一種黃粉蟲低聚殼聚糖規模化生產的方法。
【背景技術】
[0002]黃粉蟲(Tenebr1 molitor，Linnaeu^)，又名:大黃粉蟲、黃粉甲，俗稱面包蟲。隸屬于節肢動物門，昆蟲綱，鞘翅目，擬步甲科，粉甲屬，屬于完全變態昆蟲，原是一種倉儲害蟲。多年來，國內外廣大科技工作者對黃粉蟲在食品、保健等領域中的應用進行了深入探宄。普遍認為黃粉蟲是一種具有飼用、食用、藥用等多種利用價值的昆蟲資源，具有廣闊的開發和利用前景(趙大軍，馬勇，李長鑫等，黃粉蟲系列食品的開發應用研宄[J].食品工業科技，2006，27 (9):167-170)o
[0003]黃粉蟲幼蟲綜合加工可得油脂36%，富鈣高營養蛋白粉30%左右。利用黃粉蟲生產油脂、富鈣高營養蛋白粉余留殘渣，即蟲殼，生產的低聚殼聚糖，已被歐美、日、韓等發達國家營養食品研宄機構和醫學界譽為繼糖、蛋白質、脂肪、維生素、礦物質、之后人體所必須的“第六生命要素”，市場廣闊。尤其低聚殼聚糖中的殼聚六糖(NAC0S-6)，能夠誘導產生白介素-1 (IL-1)和白介素-2 (IL-2)，明顯活化和增殖免疫細胞，提高人體免疫功能(人體約80%疾病包括腫瘤的發生與免疫機能低下或失調有關)。其次NAC0S-6、NAC0S-7和NAC0S-8能清除體內自由基，延緩衰老，預防老年癡呆。因此，規模化綜合深加工黃粉蟲幼蟲，明顯兼具社會、生態、經濟三效益。
【發明內容】
[0004]本發明為了解決黃粉蟲綜合深加工為食用油、蛋白粉后剩余殘渣即蟲殼進一步深加工為食品級和醫用級的殼聚糖，提高黃粉蟲幼蟲的利用率，提供了一種黃粉蟲低聚殼聚糖規模化生產的方法。
[0005]本發明由如下技術方案實現的:一種黃粉蟲低聚殼聚糖規模化生產的方法，包括如下步驟:
(1)將黃粉蟲幼蟲清理除雜，微波10?15kg/KW.h烘干，粉碎機粉碎后加入黃粉蟲粉質量3-5倍的正丁烷，30?36°C亞臨界萃取罐中1.5?1.8Bar萃取20-40min，然后過濾，濾液30-50°C得到油脂，溶劑正丁烷常溫壓縮液化后重復循環使用，濾渣即為黃粉蟲脫脂粉；
(2)將步驟(I)得到的濾渣即黃粉蟲脫脂粉加入蟲粉質量3-5倍的NaOH溶液，用膠體磨粉碎10_60min，再用聚能超聲循環一體機萃取20?30min，然后用臥螺離心機3800?4000g離心，使殘渣和蛋白溶液分離，殘渣用于殼聚糖生產或制備；
(3)將步驟(2)得到的殘渣，用10?30mmol/L的HCl浸泡，采用聚能超聲循環一體機脫鈣25?30min，再用臥螺離心機3800?4000g離心，濾渣為脫鈣蟲殼，即甲殼素；
(4)將步驟(3)得到的甲殼素采用20?80mmol/L的NaOH浸泡，用聚能超聲循環一體機20?22kHz脫乙酰處理25?30min，臥螺離心機3800?4000g離心，得到高分子殼聚糖；
(5)將步驟(4)獲得的高分子殼聚糖采用間歇式聚能超聲液相循環，溶菌酶及β-糖苷鍵水解酶處理得到低聚殼聚糖混合液；
(6)將步驟(5)所得低聚殼聚糖混合溶液膜超濾，超濾系統過濾壓力為10?16Bar，膜截留分子量2500 Dal，截留粘均分子量為2300?3800 Dal的殼聚糖；濃縮液進一步膜超濾脫水，截留分子量250 Dal，膜超濾過程溫度為25?30°C ；
(7)將步驟(6)所得濃縮液20000g離心，噴霧干燥器噴霧干燥得到低聚殼聚糖。
[0006]步驟(I)中所述微波烘干至含水量為3.0?4.2%，粉碎機粉碎粒度為40-50目。步驟(2)中NaOH的濃度為10-60mmol/l ;膠體磨粉碎溫度為20?30°C;聚能超聲循環一體機使用溫度為25?30°C、頻率為20?22kHz，臥螺離心機離心溫度為25?30°C。步驟(3)中所述聚能超聲循環一體機工作溫度為25?30°C，頻率為20?22kHz。步驟(4)中所述聚能超聲循環一體機的工作溫度為25?35°C，臥螺離心機的工作溫度為25?30°C，步驟(4)所得到的高分子殼聚糖脫乙酰度> 70%。步驟(5)中溶菌酶及β-糖苷鍵水解酶作用條件為:ρΗ5.6?6.8、38?42°C、30?60min，溶液中溶菌酶為1000?1600IU/L，β-糖苷鍵水解酶為1000?1600IU/L ;間歇式聚能超聲處理頻率為20?22kHz，間歇I?3s，工作2?4s。步驟(7)中所述噴霧干燥器的干燥入料口溫度165?180°C，出口溫度80?90°C。
[0007]本發明所述溶菌酶及β -糖苷鍵水解酶均可從市場上購得。本發明首次對黃粉蟲幼蟲50目粉狀物采用亞臨界萃取技術規模化脫脂，達到了高效、節能、零排放效果。采用聚能超聲循環萃取技術，不僅實現了黃粉蟲脫脂粉較大規模脫蛋白、脫鈣、脫乙酰，同時達到了高效、節能、低排放效果。采用臥螺離心技術，不僅提高了料液脫蛋白、脫堿效率，而且提高了甲殼素回收率。高分子殼聚糖酶法降解結合聚能超聲液相循環技術，在提高了高分子聚殼聚糖降解效率的同時，不僅提高了低據殼聚糖NAC0S-6、NAC0S-7和NAC0S-8產率及產量，而縮小了整個產物粘均分子量范圍。所得到低聚殼聚糖含量為88.5%?90.6%，其粘均分子量為2300?3800 Dal，干燥失重小于8.5%，灼燒殘留物小于2%。本發明不僅提供了一種簡便的規模化生產黃粉蟲低聚殼聚糖的技術工藝，同時也拓展了黃粉蟲綜合開發價值。本發明設備簡易，操作簡單，制備條件易于控制，且適于大規模生產。
【具體實施方式】
[0008]實施例1:一種黃粉蟲低聚殼聚糖規模化生產的方法，包括如下步驟:
(O將黃粉蟲幼蟲清理除雜，微波10kg/KW.h烘干，粉碎機粉碎后加入黃粉蟲粉質量3倍的正丁烷，30°C亞臨界萃取罐中1.5Bar萃取20min，然后過濾，濾液30°C脫溶劑得到油月旨，溶劑正丁烷常溫壓縮液化后重復循環使用，濾渣即為黃粉蟲脫脂粉；
(2)將步驟(I)得到的濾渣即黃粉蟲脫脂粉加入蟲粉質量3倍的NaOH溶液，用膠體磨粉碎lOmin，再用聚能超聲循環一體機萃取20min，然后用臥螺離心機3800g離心，使殘澄和蛋白溶液分離，殘渣用于殼聚糖生產或制備；
(3)將步驟(2)得到的殘渣，用lOmmol/L的HCl浸泡，采用聚能超聲循環一體機脫鈣25min，再用臥螺離心機3800g離心，濾渣為脫鈣蟲殼，即甲殼素；
(4)將步驟(3)得到的甲殼素采用20mmol/L的NaOH浸泡，用聚能超聲循環一體機20kHz脫乙酰處理25min，臥螺離心機3800g離心，得到高分子殼聚糖； (5)將步驟(4)獲得的高分子殼聚糖采用間歇式聚能超聲液相循環，溶菌酶及β-糖苷鍵水解酶處理得到低聚殼聚糖混合液；
(6)將步驟(5)所得低聚殼聚糖混合溶液膜超濾，超濾系統過濾壓力為lOBar，膜截留分子量2500 Dal，截留粘均分子量為2300 Dal的殼聚糖；濃縮液進一步膜納濾脫水，截留分子量250 Dal，膜超濾過程溫度為25°C ；
(7)將步驟(6)所得濃縮液20000g離心，噴霧干燥器噴霧干燥得到低聚殼聚糖。
[0009]步驟(I)中所述微波烘干至含水量為3.0%，粉碎機粉碎粒度為40目。步驟(2)中NaOH的濃度為lOmmol/1 ;膠體磨粉碎溫度為20°C ;聚能超聲循環一體機使用溫度為25°C、頻率為20kHz，臥螺離心機離心溫度為25°C。步驟(3)中所述聚能超聲循環一體機工作溫度為25°C，頻率為20?22kHz。步驟(4)中所述聚能超聲循環一體機的工作溫度為25°C，臥螺離心機的工作溫度為25°C，步驟(4)所得到的高分子殼聚糖脫乙酰度> 70%。步驟(5)中溶菌酶及β -糖苷鍵水解酶作用條件為:pH5.6、38°C、30min，溶液中溶菌酶為1000IU/L，β -糖苷鍵水解酶為1000IU/L ;間歇式聚能超聲處理頻率為20kHz，間歇ls，工作2s。步驟
(7)中所述噴霧干燥器的干燥入料口溫度165°C，出口溫度80°C。
[0010]實施例2:—種黃粉蟲低聚殼聚糖規模化生產的方法，包括如下步驟:
(O將黃粉蟲幼蟲清理除雜，微波13kg/KW.h烘干，粉碎機粉碎后加入黃粉蟲粉質量4倍的正丁烷，33°C亞臨界萃取罐中1.6Bar萃取30min，然后過濾，濾液40°C脫溶劑得到油月旨，溶劑正丁烷常溫壓縮液化后重復循環使用，濾渣即為黃粉蟲脫脂粉；
(2)將步驟(I)得到的濾渣即黃粉蟲脫脂粉加入蟲粉質量4倍的NaOH溶液，用膠體磨粉碎30min，再用聚能超聲循環一體機萃取25min，然后用臥螺離心機3900g離心，使殘澄和蛋白溶液分離，殘渣用于殼聚糖生產或制備；
(3)將步驟(2)得到的殘渣，用20mmol/L的HCl浸泡，采用聚能超聲循環一體機脫鈣28min，再用臥螺離心機3900g離心，濾渣為脫鈣蟲殼，即甲殼素；
(4)將步驟(3)得到的甲殼素采用50mmol/L的NaOH浸泡，用聚能超聲循環一體機21kHz脫乙酰處理28min，臥螺離心機3900g離心，得到高分子殼聚糖；
(5)將步驟(4)獲得的高分子殼聚糖采用間歇式聚能超聲液相循環，溶菌酶及β-糖苷鍵水解酶處理得到低聚殼聚糖混合液；
(6)將步驟(5)所得低聚殼聚糖混合溶液膜超濾，超濾系統過濾壓力為13Bar，膜截留分子量2500 Dal，截留粘均分子量為3000 Dal的殼聚糖；濃縮液進一步膜納濾脫水，截留分子量250 Dal，膜超濾過程溫度為28°C ；
(7)將步驟(6)所得濃縮液20000g離心，噴霧干燥器噴霧干燥得到低聚殼聚糖。
[0011]步驟(I)中所述微波烘干至含水量為3.5%，粉碎機粉碎粒度為45目。步驟(2)中NaOH的濃度為30mmol/l ;膠體磨粉碎溫度為25°C ;聚能超聲循環一體機使用溫度為28°C、頻率為21kHz，臥螺離心機離心溫度為28°C。步驟(3)中所述聚能超聲循環一體機工作溫度為28°C，頻率為21kHz。步驟(4)中所述聚能超聲循環一體機的工作溫度為30°C，臥螺離心機的工作溫度為28°C，步驟(4)所得到的高分子殼聚糖脫乙酰度> 70%。步驟(5)中溶菌酶及糖苷鍵水解酶作用條件為印冊.0、40°〇、451^11，溶液中溶菌酶為1300幾/1，β-糖苷鍵水解酶為1300IU/L;間歇式聚能超聲處理頻率為21kHz，間歇2s，