一种利用共固定混合菌从虾蟹壳中提取甲壳素的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于天然产物分离提取技术领域，涉及一种利用共固定混合菌从虾蟹壳中提取甲壳素的方法。
【背景技术】
[0002]我国甲壳资源丰富，甲壳类动物的养殖、加工量巨大，同时有大量的加工废弃物，仅蟹、虾壳废弃物每年达6000吨以上，甲壳类动物加工废弃物中甲壳素(Chitin)含量高达20~25%。目前，人们发现甲壳素及其衍生物有许多优良性能，用途十分广泛，在医药、农业、环保、食品、纺织、印染、塑料、彩色胶片等行业都有应用。特别是在医药和保健品行业，应用前景更加广阔。
[0003]目前，利用甲壳类动物加工废弃物的利用存在如下问题:加工技术落后、成本高从而造成资源浪费，而且大量使用强酸、强碱又造成严重污染产生高浓度、高盐度有机废水，其污染成分包括大量的CaCl2、NaCl等盐类、大量动物蛋白(虾、蟹壳蛋白)及其降解产物、虾蟹壳色素、油脂、原料本身带入的杂质、少量的甲壳质和壳聚糖等。以日产I吨甲壳素计，每年要向环境水体排放10~15万吨生产污水。目前在甲壳素生产污水的治理中，采取简单的末端治理方式，一次性投入大，运转费用高，且难以实现达标排放。因此，采用清洁化技术，利用酶法或生物发酵法提取甲壳素的工艺方法正在引起人们的研发和探讨。
[0004]但是，由于微生物体内甲壳素含量远不及节肢动物以及真菌发酵时间漫长等原因，生物发酵法生产甲壳素在产量和效率上还不够理想，其生产成本过高，真正实现工业化生产还要假以时日。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术的不足，提供了一种利用共固定混合菌从虾蟹壳中提取甲壳素的方法。所述方法通过特定种类的菌种配比，并采用共固定化技术平衡混合菌种不同细胞的活性，使各组分之间互补催化活性，获得的甲壳素品质高、产量稳定，能够连续生产，后续甲壳素的酸处理过程中酸液的用量显著降低，利于资源的综合利用。
[0006]本发明的目的通过以下技术方案予以实现。
[0007]本发明提供一种利用共固定混合菌从虾蟹壳中提取甲壳素的方法，所述共固定混合菌以甘蔗作吸附材料，以海藻酸钠作包埋材料，固化剂为CaCl2,吸附包埋米根霉、假丝酵母和植物乳酸菌组成的混合菌，所述用于提取甲壳素的各菌种接种量为:米根霉:假丝酵母:植物乳酸菌=1-5:4-6:1-10。
[0008]共固定化技术能使各组分之间互补催化活性，可以平衡两个不同细胞或酶之间相应的酶活性获得高产率，混合发酵往往采用生长条件相近的菌种，差异性较大则很难实现同步生长，共固定化技术可以避开这一矛盾，先将菌种各自培养，然后再进行共固定。所述方法通过特定种类的菌种配比，并采用共固定化技术平衡混合菌种不同细胞的活性，使各组分之间互补催化活性，获得的甲壳素品质高、产量稳定。
[0009]优选的，所述方法包括如下步骤:将回收的虾蟹壳烘干、粉碎备用；按虾蟹壳粉末重量的6倍加水，并用超声波处理，再静置溶胀；再按虾蟹壳粉末重量的8-10%加入碳源并混合均匀得到培养液，制备共固定混合菌块并接种至培养液中，保温发酵，发酵结束后过滤分离发酵液和残渣，发酵液经干燥得到蛋白质产品，发酵残渣经酸溶液浸泡脱色，得到甲壳素产品。
[0010]优选的，所述共固定混合菌块的制备方法包括如下步骤:S1.甘蔗预处理:甘蔗切块，用乙醇溶液浸提12h，取出浙干后经旋转蒸发去除残余乙醇，再高压灭菌待用；S2.制备菌悬液:制备10%的碳源培养液，分别接种米根霉、假丝酵母、植物乳酸菌，过夜培养后，转接培养基进行扩大培养24h，然后，分别将三种菌加入适量生理盐水混匀，离心取上层菌悬液待用；S3.共固定化菌块的制备:将经预处理的甘蔗块放入制备得到的菌悬液中，在12-15°C下充分吸附6-12h，去除水分，放入已灭菌的海藻酸钠溶液中，Imin后取出放入CaCl2溶液中4°C固化过夜，除去表面的CaCl 2溶液得到共固定混合菌块。
[0011]优选的，所述混合菌的各菌种接种量为:米根霉:假丝酵母:植物乳酸菌=2:4:7。
[0012]优选的，所述共固定化菌块的接种量为虾蟹壳粉末总重量的0.1-1%。
[0013]优选的，所述保温发酵的温度为30_55°C，发酵时间为12~36h。
[0014]优选的，所述碳源为乳糖或/和糖蜜。
[0015]优选的，所述海藻酸钠浓度为2.5-3.5%，所述CaCl2溶液浓度为3%。
[0016]优选的，所述所述超声波处理功率为250-500W，时间30_60min，所述静置溶胀处理时间30-60min。
[0017]优选的，所述酸液为柠檬酸、乳酸、酒石酸或磷酸中的一种或多种。更优选的，所述酸液为10-18%的柠檬酸液。
[0018]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:所述方法通过特定种类的菌种配比，并采用共固定化技术平衡混合菌种不同细胞的活性，使各组分之间互补催化活性，获得的甲壳素品质高、产量稳定，能够连续生产，后续甲壳素的酸处理过程中酸液的用量显著降低，利于资源的综合利用。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
[0020]实施例1
制备共固定混合菌块。
[0021]S1.甘蔗预处理:甘蔗切块，切成(约IcmX IcmX Icm)方块，用75%乙醇溶液浸提12h，重复浸提3次后取出浙干，旋转蒸发去除残余乙醇，再高压灭菌待用；
52.制备菌悬液:制备10%的碳源培养液，分别接种米根霉、假丝酵母、植物乳酸菌，过夜培养后，转接培养基进行扩大培养24h，然后，分别将三种菌加入适量生理盐水混匀，离心取上层菌悬液待用；
53.共固定化菌块的制备:将经预处理的甘蔗块分别放入制备得到的菌悬液中，在12-15°C下充分吸附6-12h，去除水分，放入已灭菌的3.5%海藻酸钠溶液中，Imin后取出放Λ 3%CaCl2溶液中4°C固化过夜，除去表面的CaCl 2溶液得到共固定混合菌块。
[0022]实施例2
利用共固定混合菌从虾蟹壳中提取甲壳素的方法，包括如下步骤:将回收的虾蟹壳于85°C下烘干，再将干虾壳粉碎至40目，按虾蟹壳粉末重量的6倍加水，并用超声波处理，放入超声波仪中，调节仪器功率250W，处理60min。超声处理完成后取出，发现混合物溶液变浑浊，虾壳结构发生改变。然后，使混合物溶液在常温下静置溶胀I小时；再按虾蟹壳粉末重量的8-10%加入乳糖并混合均匀得到培养液，按实施例1所述步骤制备共固定混合菌块，按照共固定混合菌块的各菌种接种量为:米根霉:假丝酵母:植物乳酸菌=2:4:7，并接种至培养液中，保温发酵36h，发酵结束后过滤分离发酵液和残渣，发酵液经干燥得到蛋白质产品，发酵残渣经10%柠檬酸液浸泡2h，用清水漂洗至中性，晾干得到甲壳素产品，测得甲壳素灰分为0.37%。
【主权项】
1.一种利用共固定混合菌从虾蟹壳中提取甲壳素的方法，其特征在于，所述共固定混合菌以甘蔗作吸附材料，以海藻酸钠作包埋材料，固化剂为CaCl2,吸附包埋米根霉、假丝酵母和植物乳酸菌组成的混合菌，所述用于提取甲壳素的各菌种接种量为:米根霉:假丝酵母:植物乳酸菌=1-5:4-6:1-10。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤:将回收的虾蟹壳烘干、粉碎备用；按虾蟹壳粉末重量的6倍加水，并用超声波处理，再静置溶胀；再按虾蟹壳粉末重量的8-10%加入碳源并混合均匀得到培养液，制备共固定混合菌块并接种至培养液中，保温发酵，发酵结束后过滤分离发酵液和残渣，发酵液经干燥得到蛋白质产品，发酵残渣经酸溶液浸泡脱色，得到甲壳素产品。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述共固定混合菌块的制备方法包括如下步骤:S1.甘蔗预处理:甘蔗切块，用乙醇溶液浸提12h，取出浙干后经旋转蒸发去除残余乙醇，再高压灭菌待用；S2.制备菌悬液:制备10%的碳源培养液，分别接种米根霉、假丝酵母、植物乳酸菌，过夜培养后，转接培养基进行扩大培养24h，然后，分别将三种菌加入适量生理盐水混匀，离心取上层菌悬液待用；S3.共固定化菌块的制备:将经预处理的甘蔗块放入制备得到的菌悬液中，在12-15°C下充分吸附6-12h，去除水分，放入已灭菌的海藻酸钠溶液中，Imin后取出放入CaCl2溶液中4°C固化过夜，除去表面的CaCl 2溶液得到共固定混合菌块。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述共固定混合菌块的各菌种接种量为:米根霉:假丝酵母:植物乳酸菌=2:4:7。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述共固定混合菌块的接种量为虾蟹壳粉末总重量的0.1-1%。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述保温发酵的温度为30-55°C，发酵时间为 12~36h0
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述碳源为乳糖或/和糖蜜。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述海藻酸钠浓度为2.5-3.5%，所述CaCl2溶液浓度为3%。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述所述超声波处理功率为250-500W，时间30-60min，所述静置溶胀处理时间30_60min。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述酸液为10-18%的柠檬酸液，处理时间为2h。
【专利摘要】本发明属于天然产物分离提取技术领域，具体公开了一种利用共固定混合菌从虾蟹壳中提取甲壳素的方法，其特征在于，所述共固定混合菌以甘蔗作吸附材料，以海藻酸钠作包埋材料，固化剂为CaCl2，吸附包埋米根霉、假丝酵母和植物乳酸菌组成的混合菌，所述用于提取甲壳素的各菌种接种量为：米根霉：假丝酵母：植物乳酸菌=1-5:4-6:1-10。所述方法通过特定种类的菌种配比，并采用共固定化技术平衡混合菌种不同细胞的活性，使各组分之间互补催化活性，获得的甲壳素品质高、产量稳定，能够连续生产，后续甲壳素的酸处理过程中酸液的用量显著降低，利于资源的综合利用。
【IPC分类】C12R1-72, C12N11-12, C12N11-04, C12R1-25, C12R1-845, C12N11-10, C08B37-08
【公开号】CN104592418
【申请号】CN201410716647
【发明人】林康艺
【申请人】林康艺
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月2日