一种利用蜡样芽孢杆菌处理废弃虾蟹壳提取甲壳素的方法与流程

本发明属于发酵工程
技术领域：
，具体涉及一种利用蜡样芽孢杆菌处理废弃虾蟹壳提取甲壳素的方法。
背景技术：
：甲壳素是地球上仅次于纤维素的第二丰富的天然聚合物。在自然界中，它通常与其他多糖和蛋白质结合。水产加工后产生的废弃虾蟹壳中甲壳素的含量分别约为13％-25％。目前废弃虾蟹壳是生产甲壳素的主要来源，也是发展水产循环经济，并将其转化为有用的碳水化合物产品的有效途径。但废弃虾蟹壳中，除了甲壳素外，还含有大量的废弃蛋白以及以ca2+为主的矿物盐，要从虾蟹壳中提取壳聚糖需要除去其中大量的碳酸钙和蛋白质。目前，国内大多数厂家从虾蟹壳中提取甲壳素都采用“稀酸脱钙”、“稀碱脱蛋白”的化学处理工艺，这种“双脱”工艺产生大量的含蛋白的碱性废水、含钙盐的酸性废水以及各工序的洗涤废水，最终还会导致不需要的副产品的形成，如不规则的去乙酰化聚合物。为了克服化学处理的缺点，不少科技工作者都已经进行了替代处理方法的研究。其中废弃虾蟹壳的生物转化可能是最具成本效益和环境友好的程序。研究表明，几丁质可以通过微生物和真菌处理制备。利用微生物对虾蟹壳废弃物进行脱矿和脱蛋白的生物过程获得了科研人员的高度评价。但是，目前已报道的多数微生物对废弃虾蟹壳蛋白和脱矿物盐的脱除率都低于70％，因此筛选高效脱蛋白和脱矿物盐菌株，依然是突破生物转化法处理废弃虾蟹壳工艺瓶颈的关键难题。技术实现要素：发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种利用蜡样芽孢杆菌处理废弃虾蟹壳提取甲壳素的方法。虾蟹壳的蛋白脱除率达95％以上，矿物质脱除率达92％以上。技术实现要素：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种利用蜡样芽孢杆菌处理废弃虾蟹壳提取甲壳素的方法，包括以下步骤：(1)将蜡样芽孢杆菌在种子培养基中培养，使菌体浓度达到2×109cfu/ml以上；(2)将种子液按照5％-20％的接种量接入含原料废弃虾蟹壳粉的发酵培养基中进行发酵，控制发酵温度为30-40℃，发酵液ph为5.5-7.5，并通过振荡、搅拌或通气方式提供溶氧环境，发酵周期为10-16d；(3)发酵结束后，将发酵液进行过滤，所得滤渣即为除蛋白和灰分后的甲壳素。所述利用蜡样芽孢杆菌处理废弃虾蟹壳提取甲壳素的方法，废弃虾蟹壳用清水泡洗几次至洗涤水不再浑浊，然后沥干水分后用烘干机快速烘干，最后用粉碎机将烘干后的废弃虾蟹壳粉碎至粒度在200-500μm，得到原料废弃虾蟹壳粉。所述利用蜡样芽孢杆菌处理废弃虾蟹壳提取甲壳素的方法，将所述蜡样芽孢杆菌在种子培养基中37℃恒温培养16-36h。所述利用蜡样芽孢杆菌处理废弃虾蟹壳提取甲壳素的方法，含原料废弃虾蟹壳粉的发酵培养基中废弃虾蟹壳粉的含量为5％-15％，其余成分为水。所述利用蜡样芽孢杆菌处理废弃虾蟹壳提取甲壳素的方法，所述种子培养基包括：碳源10-50g/l，氮源1-30g/l，无机盐0.01-50g/l，ph5.0-9.0。所述利用蜡样芽孢杆菌处理废弃虾蟹壳提取甲壳素的方法，所述碳源为葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖、木糖、果糖、乳酸、柠檬酸、甘油、淀粉或糖蜜中的任意一种或多种的组合；所述氮源为酵母粉、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、玉米浆、豆饼粉、棉籽饼粉、尿素、(nh4)2so4、nh4cl、(nh4)2hpo4或nh4no3中的任意一种或多种的组合；所述无机盐为硫酸盐、磷酸盐、磷酸二氢盐、磷酸氢二盐或盐酸盐中的任意一种或多种的组合。所述利用蜡样芽孢杆菌处理废弃虾蟹壳提取甲壳素的方法，发酵液通过孔隙大小为100μm的滤布进行过滤。所述的利用蜡样芽孢杆菌处理废弃虾蟹壳提取甲壳素的方法，其特征在于，控制发酵温度为37℃，发酵液ph为7.0，发酵罐搅拌转速为200rpm，通气量为10l/min，发酵培养14d。所述利用蜡样芽孢杆菌处理废弃虾蟹壳提取甲壳素的方法，包括以下步骤：(1)废弃虾蟹壳用清水泡洗几次至洗涤水不再浑浊，然后沥干水分后用烘干机快速烘干，最后用粉碎机将烘干后的废弃虾蟹壳粉碎至粒度为500μm，得到原料废弃虾蟹壳粉。(2)将斜面保藏的蜡样芽孢杆菌，接种到种子培养基中，于恒温振荡摇床中200rpm，37℃振荡培养种子液24h；种子培养基包括葡萄糖2％，牛肉膏1％，磷酸二氢钾0.05％，其余成分为水；(3)将种子液按照15％的接种量，接种于含15％的原料废弃虾蟹壳粉的发酵培养基中进行发酵，控制发酵温度为37℃，发酵液ph为7.0，发酵罐搅拌转速为200rpm，通气量为10l/min，发酵培养14d；(4)在发酵结束后，发酵液通过孔隙大小为100μm的滤布进行过滤，将滤渣烘干后检测蛋白含量及灰分含量，并计算蛋白质脱除率和灰分脱除率；虾蟹壳的蛋白脱除率达95％以上，矿物质脱除率达92％以上。有益效果：与现有的技术相比，本发明的优点包括：本发明利用蜡样芽孢杆菌对预处理后的废弃虾蟹壳进行发酵提取甲壳素，发酵结束后，虾蟹壳的蛋白脱除率达95％以上，矿物质脱除率达92％以上。附图说明图1为发酵液中蛋白含量与发酵天数的关系图。具体实施方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。实施例1(1)废弃虾蟹壳用清水泡洗几次至洗涤水不在明显变脏，然后沥干水分后用烘干机快速烘干，最后用粉碎机将烘干后的废弃虾蟹壳粉碎至粒度在200μm，得到原料废弃虾蟹壳粉；(2)将斜面保藏的蜡样芽孢杆菌，接种到种子培养基(含葡萄糖2％，牛肉膏1％，磷酸二氢钾0.05％，其余为水，ph7)中，于恒温振荡摇床中200rpm，37℃振荡培养种子液24h；(3)将种子液按照10％的接种量(10ml)，接种于100ml(装于1000ml的三角瓶中含5％的原料废弃虾蟹壳粉(其余成分为水)的发酵培养基中进行发酵，控制发酵温度为37℃，发酵液ph为7.0，恒温摇床200rpm振荡培养14天；(4)分别在发酵后的第0、2、4、6、8、10、12、14天检测发酵液中蛋白含量，蛋白质含量采用lowry法测定。由图1可知，随着蜡样芽孢杆菌发酵时间延长，发酵液中蛋白含量逐渐降低，由最初的18.9％，在发酵第14天后降低到2.1％。说明蜡样芽孢杆菌能够高效降解废弃虾蟹壳中的蛋白。实施例2(1)废弃虾蟹壳用清水泡洗几次至洗涤水不再变浑浊，然后沥干水分后用烘干机快速烘干，最后用粉碎机将烘干后的废弃虾蟹壳粉碎至粒度在500μm，得到原料废弃虾蟹壳粉。(2)将斜面保藏的菌种蜡样芽孢杆菌，接种到种子培养基(葡萄糖2％，牛肉膏1％，磷酸二氢钾0.05％，其余为水，ph7)中，于恒温振荡摇床中200rpm，37℃振荡培养种子液24h；(3)将种子液按照15％的接种量(1500ml)，接种于10l(装于15l的发酵罐中)含15％的原料废弃虾蟹壳粉(其余成分为水)的发酵培养基中进行发酵，控制发酵温度为37℃，发酵液ph为7.0，发酵罐搅拌转速为200rpm，通气量为10l/min，发酵培养14天；(4)在发酵结束后，过滤发酵液，将滤渣烘干后检测蛋白浓度及灰分含量，并计算蛋白质脱除率和灰分脱除率。其中，蛋白质含量采用lowry法测定；灰分利用马弗炉测定，将样品置于600℃下处理4h，测定灰分含量。废弃虾蟹壳中蛋白质和矿物盐的脱除率如表1所示。由表1可知，原料废弃虾蟹壳粉中蛋白含量和灰分含量分别为19.1％和44.3％，经过本发明利用蜡样芽孢杆菌微生物法处理废弃虾蟹壳提取甲壳素，发酵液滤渣烘干粉中蛋白含量和灰分含量分别降低到2.8％和10.8％，蛋白脱除率达到96.2％，灰分脱除率为94.3％。表1蜡样芽孢杆菌发酵法脱除蛋白和矿物盐效果样品蛋白含量灰分含量蛋白脱除率灰分脱除率原料废弃虾蟹壳粉19.1％44.3％--发酵液滤渣烘干粉2.8％10.8％96.2％94.3％当前第1页12