一種利用對蝦加工副產物蝦頭制備復合酶制劑和甲殼素的方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用對蝦加工副產物蝦頭制備復合酶制劑和甲殼素的方法。步驟為：于廢棄蝦頭中添加緩沖液后機械破碎，濾布過濾得濾液和殘渣；殘渣用于生產甲殼素；濾液進行膜分離處理，得濾過液；再用離子交換柱吸附，收集流穿液；再泵入納濾膜設備中濃縮得濃縮液；制粉、包裝即可。本發明利用現代生化分離技術，從廢棄蝦頭中分離具有高活性的蛋白酶類，有效提高了蝦類資源的利用率，解決現有方法不能同時從蝦頭中提取酶制劑和甲殼素的技術缺陷。本發明方法可實現蝦頭復合酶制劑的工業化生產，變廢為寶，所制備的酶制劑呈淡黃色、無腥味、無重金屬殘留、久置不會黑變、在低溫時仍有很高的酶活。
【專利說明】
一種利用對蝦加工副產物蝦頭制備復合酶制劑和甲殼素的方法
技術領域
[0001]本發明涉及水產品精深加工領域，更具體涉及一種利用對蝦加工副產物蝦頭制備復合酶制劑和甲殼素的方法。
【背景技術】
[0002]對蝦養殖是我國南方地區如海南、廣東、廣西、福建等省的水產支柱產業。對蝦營養豐富、殼薄體肥、味道鮮美，脂肪含量低、蛋白含量高、營養平衡性好，深受廣大消費者的喜愛。目前，我國蝦類加工多為冷凍無頭蝦、蝦仁等產品，在蝦類加工過程中，蝦頭作為加工副產物，占蝦體重量的30 %—40%。據估算，我國每年剔除的蝦頭約7萬噸，其中大部分直接丟棄，少量用于生產飼料、調味品、甲殼素等產品，這不僅造成蛋白資源的浪費，也帶來了環境污染問題。
[0003]研究發現，蝦頭部消化腺中含有豐富的高活力蛋白酶。與來源于哺乳動物的蛋白酶不同，由于對蝦的生活環境溫度低，蝦頭中的蛋白酶即使在10-25°C下也具有良好的活性，所以在實際應用時，利用該酶進行的酶解反應可在低溫下進行，既可節省大量的能耗，也能避免因酶解溫度高導致物質變性、料液粘結等現象。因此，如何科學利用廢棄的蝦頭，變廢為寶，是亟待解決的技術問題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種利用對蝦加工副產物蝦頭制備復合酶制劑和甲殼素的方法。
[0005]為實現上述目的，本發明提供一種利用對蝦加工副產物蝦頭制備復合酶制劑和甲殼素的方法，其特征在于，步驟為:
原料的預處理:取新鮮的或冷凍保藏的廢棄蝦頭，添加緩沖液后機械破碎，濾布過濾得濾液和殘渣；
超濾膜處理:將過濾得到的濾液經栗導入超濾膜設備中進行膜分離處理，得濾過液； 離子交換柱吸附:將上述所得用離子交換柱吸附，收集流穿液；
納濾膜濃縮:所得流穿液栗入納濾膜設備中濃縮得濃縮液；
制粉:往濃縮液中添加4-己基間苯二酚和環糊精，溶解混勻后噴霧干燥制粉；
包裝:往制得的粉末中添加二氧化硅粉末，混勻后包裝即得復合酶制劑成品。
[0006]進一步，所述過濾后的殘渣用于生產甲殼素。
[0007]進一步，所述原料的預處理中，添加的緩沖液為pH8.0、濃度為20 mmol/L、溫度為0-4 0C的緩沖液，添加重量為廢棄蝦頭重量的2-5倍。
[0008]進一步，所述超濾膜處理步驟中，所采用的超濾膜截留分子量為100kDa，超濾溫度保持在20°C以下。
[0009]進一步，所述離子交換柱吸附步驟中，所用樹脂為陽離子交換樹脂;優先的，為國產732型強酸性陽離子交換樹脂，過柱流速為20-40 mL/min。
[0010]進一步，所述納濾膜濃縮步驟中，所采用的納濾膜截留分子量為IkDa，納濾溫度保持在20°C以下，濃縮后濃縮液固形物重量含量為10-20%。
[0011]進一步，所述制粉步驟中，4_己基間苯二酚(4-HR)添加重量為濃縮液體積的0.Ι-ο.5%，環糊精添加重量為濃縮液重量的 10-15%。
[0012]進一步，所述包裝步驟中，二氧化硅粉末的添加量為制得粉末重量的1-2%。
[0013]本發明的方法中:
原料的預處理，通過添加緩沖液后機械破碎的方法將蝦頭中的蛋白酶浸提到濾液中，剩余的殘渣用于制備甲殼素，添加緩沖液可起到保護蛋白酶酶活力的作用。
[0014]超濾膜處理，除去大分子雜質和菌體，也起到一定的除色除味作用。
[0015]離子交換柱吸附，起到除色、除味、吸附重金屬的作用。
[0016]納濾膜濃縮，起到濃縮的作用以提高噴霧干燥制粉的得率，并除去無機鹽類等小分子雜質。
[0017]制粉，將液體狀的蛋白酶噴霧成粉末狀，易于保藏和運輸，添加4-己基間苯二酚(4-HR)是為了抑制酶制劑的黑變，添加環糊精是為了減少噴霧干燥過程中蛋白酶活力的損失。
[0018]包裝，將制得的蛋白酶粉末包裝，添加二氧化硅粉末是為了防止儲存過程中粉末的結塊現象。
[0019]本發明提供一種利用對蝦加工副產物蝦頭制備復合酶制劑和甲殼素的方法，有效提高了蝦類資源的利用率，解決現有方法不能同時從蝦頭中提取酶制劑和甲殼素的技術缺陷。本發明采用原料的預處理、超濾膜處理、離子交換柱吸附、納濾膜濃縮、制粉、包裝的技術方案從廢棄蝦頭中制備酶制劑，所制備的酶制劑呈淡黃色、無腥味、無重金屬殘留、久置不會黑變、在低溫時仍有很高的酶活。
[0020]本發明利用現代生化分離技術，從廢棄蝦頭中分離具有高活性的蛋白酶類，實現酶制劑的工業化生產，變廢為寶，帶來了重大的經濟效益及社會效益。
【具體實施方式】
[0021]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。實施例中未注明具體技術或條件者，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產品說明書進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市購獲得的常規產品。
[0022]實施例1:利用對蝦加工副產物蝦頭制備復合酶制劑和甲殼素的方法
1)原料的預處理:取新鮮的廢棄蝦頭5kg，添加pH為8.0、濃度為20 mmol/L、溫度為0-4°C^9Tris-HCl緩沖液10 kg，機械破碎，過濾得濾液11 L和殘渣4 kg，濾液用于復合酶制劑的制備，殘渣用于生產甲殼素；
2)超濾膜處理:將過濾得到的濾液11L經栗導入100 kDa超濾膜設備中進行膜分離處理，得濾過液10 L，超濾溫度保持在20°C以內；
3)離子交換柱吸附:將超濾膜濾過液用離子交換柱吸附，收集流穿液10.5L，所用樹脂為國產732型強酸性陽離子交換樹脂，過柱流速為40 mL/min； 4)納濾膜濃縮:所得流穿液栗入IkDa納濾膜設備中濃縮得固形物含量為10%的濃縮液3 kg；
5)制粉:往濃縮液中添加4-己基間苯二酚(4-HR)3g和環糊精300 g，溶解混勻后噴霧干燥制粉得粉末500 g；
6)包裝:往制得的粉末中添加5g二氧化硅粉末，混勻后包裝即得復合酶制劑成品。單位酶活為2200U/g。
[0023]酶活測定方法:蝦頭復合酶制劑中主要是絲氨酸蛋白酶，所以以其酶活為表征蝦頭復合酶制劑的酶活。采用Boc-Phe-Ser-Arg-MCA底物進行酶活力的檢測:37° C條件下，在 850 yL 20 mmol/L Tris-HCl(pH 8.0)中加入 50yL 酶液，再加入50 yL 的 10 ymol/LBoc-Phe-Ser-Arg-MCA熒光底物開始反應，反應時間10 min后，迅速加入1.5 mL終止液(甲醇:異丙醇:水=35:30:35,v/v/v)。使用熒光分光光度計進行酶活力的檢測，酶促反應的產物7-氨基-4-甲基香豆素(7-amino-4-methylcoumarin，AMC)在激發波長380 nm、發射波長450 nm條件下的熒光強度經過換算后即可以得到酶的活力單位。酶活力的定義為每分子釋放I nmol AMC所需要的能力即為I個酶活力單位(U)。(以下實施例同此測定方法)
所得的酶制劑呈淡黃色、無腥味、無重金屬殘留、久置不會黑變、在低溫時仍有很高的酶活。
[0024]實施例2:利用對蝦加工副產物蝦頭制備復合酶制劑和甲殼素的方法
1)原料的預處理:取冷凍保藏的廢棄蝦頭Ikg，添加pH為8.0、濃度為20 mmol/L、溫度為0-4 °C^^Tris-HCl緩沖液5 kg，機械破碎，過濾得濾液5.2 L和殘渣0.8 kg，濾液用于復合酶制劑的制備，殘渣用于生產甲殼素；
2)超濾膜處理:將過濾得到的濾液5.2L經栗導入100 kDa超濾膜設備中進行膜分離處理，得濾過液4.4 L，超濾溫度保持在20°C以內；
3)離子交換柱吸附:將超濾膜濾過液用離子交換柱吸附，收集流穿液4.6L，所用樹脂為國產732型強酸性陽離子交換樹脂，過柱流速為20 mL/min；
4)納濾膜濃縮:所得流穿液栗入IKDa納濾膜設備中濃縮得固形物含量為20%的濃縮液
0.7 kg；
5)制粉:往濃縮液中添加4-己基間苯二酚(4-HR)3.5g和環糊精105 g，溶解混勻后噴霧干燥制粉得粉末208 g；
6)包裝:往制得的粉末中添加4.16g二氧化硅粉末，混勻后包裝即得復合酶制劑成品。單位酶活為2100U/g。
[0025]所得的酶制劑呈淡黃色、無腥味、無重金屬殘留、久置不會黑變、在低溫時仍有很尚的酶活。
[0026]實施例3:利用對蝦加工副產物蝦頭制備復合酶制劑和甲殼素的方法
1)原料的預處理:取冷凍保藏的廢棄蝦頭2kg，添加pH為8.0、濃度為20 mmol/L、溫度為0-4 °C^^Tris-HCl緩沖液6 kg，機械破碎，過濾得濾液10 L和殘渣1.5 kg，濾液用于復合酶制劑的制備，殘渣用于生產甲殼素；
2)超濾膜處理:將過濾得到的濾液10L經栗導入100kDa超濾膜設備中進行膜分離處理，得濾過液8.5L，超濾溫度保持在20 °C以內； 3)離子交換柱吸附:將超濾膜濾過液用離子交換柱吸附，收集流穿液7.5L，所用樹脂為國產732型強酸性陽離子交換樹脂，過柱流速為30mL/min;
4)納濾膜濃縮:所得流穿液栗入IKDa納濾膜設備中濃縮得固形物含量為15%的濃縮液1.6 kg；
5)制粉:往濃縮液中添加4-己基間苯二酚(4-HR)4.8g和環糊精192g，溶解混勻后噴霧干燥制粉得粉末450 g;
6)包裝:往制得的粉末中添加6.75g二氧化硅粉末，混勻后包裝即得復合酶制劑成品。單位酶活為2000U/g。
[0027]所得的酶制劑呈淡黃色、無腥味、無重金屬殘留、久置不會黑變、在低溫時仍有很尚的酶活。
[0028]盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權項】
1.一種利用對蝦加工副產物蝦頭制備復合酶制劑和甲殼素的方法，其特征在于，步驟為: 原料的預處理:取新鮮的或冷凍保藏的廢棄蝦頭，添加緩沖液后機械破碎，濾布過濾得濾液和殘渣； 超濾膜處理:將過濾得到的濾液經栗導入超濾膜設備中進行膜分離處理，得濾過液； 離子交換柱吸附:將上述所得用離子交換柱吸附，收集流穿液； 納濾膜濃縮:所得流穿液栗入納濾膜設備中濃縮得濃縮液； 制粉:往濃縮液中添加4-己基間苯二酚和環糊精，溶解混勻后噴霧干燥制粉； 包裝:往制得的粉末中添加二氧化硅粉末，混勻后包裝即得復合酶制劑成品。2.權利要求1所述利用廢棄蝦頭制備復合酶制劑和甲殼素的方法，其特征在于，所述過濾后的殘渣用于生產甲殼素。3.權利要求1或2所述利用廢棄蝦頭制備復合酶制劑和甲殼素的方法，其特征在于，所述原料的預處理中，添加的緩沖液為PH8.0、濃度為20 mmol/L、溫度為0-4 °(:的緩沖液，添加重量為廢棄蝦頭重量的2-5倍。4.權利要求1或2所述利用廢棄蝦頭制備復合酶制劑和甲殼素的方法，其特征在于，所述超濾膜處理步驟中，所采用的超濾膜截留分子量為100 kDa，超濾溫度保持在20°C以下。5.權利要求1或2所述利用廢棄蝦頭制備復合酶制劑和甲殼素的方法，其特征在于，所述離子交換柱吸附步驟中，所用樹脂為陽離子交換樹脂;優先的，為國產732型強酸性陽離子交換樹脂，過柱流速為20-40 mL/min。6.權利要求1或2所述利用廢棄蝦頭制備復合酶制劑和甲殼素的方法，其特征在于，所述納濾膜濃縮步驟中，所采用的納濾膜截留分子量為I kDa，納濾溫度保持在20°C以下，濃縮后濃縮液固形物重量含量為10-20%。7.權利要求1或2所述利用廢棄蝦頭制備復合酶制劑和甲殼素的方法，其特征在于，所述制粉步驟中，4-己基間苯二酚(4-HR)添加重量為濃縮液體積的0.1-0.5%，環糊精添加重量為濃縮液重量的10-15%。8.權利要求1或2所述利用廢棄蝦頭制備復合酶制劑和甲殼素的方法，其特征在于，所述包裝步驟中，二氧化硅粉末的添加量為制得粉末重量的1-2%。
【文檔編號】C08B37/08GK105950574SQ201610362127
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月30日
【發明人】曹敏杰, 蔡秋鳳, 章騫, 翁凌, 沈建東
【申請人】集美大學