凡納濱對蝦加工副產(chǎn)物制備甲殼素、殼聚糖改良工藝的研究.pdf

1、蝦頭是去頭蝦、蝦仁等對蝦產(chǎn)品加工過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物,富含甲殼素,非常適合生產(chǎn)甲殼素或殼聚糖,然而目前大多被丟棄,尚未被充分利用。生產(chǎn)甲殼素或殼聚糖的傳統(tǒng)法因消耗大量酸堿,存在成本高、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、污染環(huán)境、蛋白質(zhì)無法回收、產(chǎn)品質(zhì)量低、操作復(fù)雜及生產(chǎn)周期長等諸多問題。
　　 本文以凡納濱對蝦蝦頭為原料,研究以自溶法脫蛋白、EDTA·Na2螯合脫鈣制備甲殼素以及超聲波預(yù)處理醇堿體系脫乙酰制備殼聚糖的改良工藝,因大大減少了酸堿用量、反

2、應(yīng)條件溫和,有效解決了傳統(tǒng)工藝污染環(huán)境、耗能量大、成本高、產(chǎn)品質(zhì)量低、產(chǎn)率低、操作復(fù)雜、生產(chǎn)周期長等問題；采用物理化學(xué)分析、儀器分析等方法對產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征與特性分析；研究制備甲殼素改良工藝的放大,以期為工業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:
　　 1.以脫鈣率為指標(biāo),依據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果,采用Box-Behnken中心組合試驗(yàn)和響應(yīng)面分析法考察EDTA·Na2濃度、反應(yīng)時(shí)間、pH值對脫鈣率的影響；以產(chǎn)品氮含量、灰分含量、

3、產(chǎn)率為指標(biāo),比較改良工藝與傳統(tǒng)工藝。結(jié)果表明:EDTA·Na2螯合脫鈣最佳工藝條件是EDTA·Na2濃度9％(w/v)、反應(yīng)時(shí)間2.5 h、pH8.00,在此條件下脫鈣率高達(dá)99.56±0.06％；改良工藝與傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品的質(zhì)量均達(dá)到SC/T3403-2004食品級甲殼素的標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)率分別為17.56±0.13％、11.26±0.15％。
　　 2.以脫乙酰度(D.D.)為指標(biāo),采用單因素試驗(yàn)考察乙醇濃度、氫氧化鈉濃度、反應(yīng)時(shí)間及超

4、聲波預(yù)處理時(shí)間對D.D.的影響,并以單因素試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù),采用正交試驗(yàn)對脫乙酰反應(yīng)的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化；以產(chǎn)品D.D.、產(chǎn)率為指標(biāo),比較改良工藝與傳統(tǒng)工藝。結(jié)果表明:超聲波預(yù)處理醇堿體系制備殼聚糖的最佳工藝條件是超聲波預(yù)處理3 h、乙醇濃度55％(w/w總)、NaOH濃度28％(w/w總)、反應(yīng)時(shí)間8 h,在此條件下,甲殼素溶解率1％,殼聚糖D.D.達(dá)88.00±0.06％；改良工藝與傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品的質(zhì)量均達(dá)到SC/T3403-2004工業(yè)

5、級殼聚糖的標(biāo)準(zhǔn),前者的D.D略低,產(chǎn)率分別為27.88±0.08％、7.94±0.11％。
　　 3.采用傅立葉變換紅外線(FT-IR)光譜、粉末X射線衍射(XRD)光譜、熱重(TG)分析、熱場發(fā)射掃描電鏡(TFESEM)觀察等儀器分析方法對傳統(tǒng)工藝及改良工藝制備的甲殼素、殼聚糖進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征,并測定其黏度、相對分子量等特性,結(jié)果表明:4種產(chǎn)品均為α構(gòu)型,改良工藝產(chǎn)品未發(fā)生結(jié)構(gòu)上的變化,但改良工藝甲殼素發(fā)生了部分脫乙?；?這有利

6、于其制備殼聚糖；甲殼素比殼聚糖含有更多的分子間/內(nèi)氫鍵,分子排列規(guī)整,顯示較強(qiáng)的結(jié)晶性與熱穩(wěn)定性；2種甲殼素均呈外表面網(wǎng)狀、內(nèi)表面蜂窩狀的典型組織結(jié)構(gòu),其中,改良工藝脫蛋白效果略遜于傳統(tǒng)工藝,但脫蛋白同時(shí)能部分脫鈣,條件溫和、較好地保留了甲殼素的天然結(jié)構(gòu),因此改良工藝甲殼素具有較強(qiáng)的結(jié)晶性與熱穩(wěn)定性,相對分子量(74.24±0.16)×104遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)工藝甲殼素的分子量(9.4958±0.18)×104；2種殼聚糖的酰胺鍵顯著減少,D

7、.D.增高,其中傳統(tǒng)工藝殼聚糖的D.D.略高,隨CTS D.D.的增高,結(jié)晶性、熱穩(wěn)定性增強(qiáng),因此,傳統(tǒng)工藝殼聚糖具有較強(qiáng)的結(jié)晶性、熱穩(wěn)定性,但因制備條件極為劇烈,造成更多糖苷鍵的水解,所以其黏度、相對分子量均較低,分別為68.40±0.04 mPa·s、(7.5312±O.17)×104,這限制了其應(yīng)用,相應(yīng)地,改良工藝殼聚糖的黏度、相對分子量分別為152.50±0.07 mPa·s、(58.88±0.09)×104。