利用檸檬酸發酵廢渣提取甲殼素的方法

2023-05-05 04:48:16 2

專利名稱：利用檸檬酸發酵廢渣提取甲殼素的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用檸檬酸發酵廢渣提取甲殼素的方法。
背景技術：
殼聚糖及其衍生物可被廣泛用於醫藥、化妝品、食品、化工、農業、生物技術、高分 子材料等許多領域。當前市場上出售的殼聚糖源自甲殼素的提取物，甲殼素主要來自蝦、蟹 等的外殼，製備工藝成熟，已經工業化生產，但該工藝存在著原料產地及分散性、季節性、品 質的差異性等許多固有的缺點，給甲殼素的提取帶來了困難。真菌菌絲體是甲殼素的另一 個重要來源。製藥、酶製劑生產和檸檬酸生產過程中產生大量廢菌絲體，這些菌絲體細胞壁 中，一般含有20%-40%的甲殼素和殼聚糖，是一個重要資源。從菌絲體中提取的殼聚糖與用 蝦殼生產的殼聚糖相比非常接近，但其對金屬離子(如Cu、Hg)的吸附能力遠大於蝦殼來源 的殼聚糖，特別適用於含重金屬離子較多的廢水；且用菌絲殼聚糖製成的食品保鮮劑的抗 菌(對乳酸菌、枯草菌等)能力比蝦殼來源的殼聚糖高1-2倍。在檸檬酸生產過程中，有大量 的副產物廢菌體產生，這些廢菌體中含有較大比例的甲殼素。從各種微生物的甲殼素和殼 聚糖含量來看，黑麴黴的甲殼素含量較高，檸檬酸發酵所用的菌株為黑麴黴，在以薯幹為原 料的發酵過程中，每生產1噸檸檬酸可產生500Kg左右的幹濾渣，其中含160Kg左右的幹菌 體，即在發酵液中菌絲體的含量為20g/L左右，黑麴黴菌絲體中殼聚糖按20 %計，其殼聚 糖產率可達到4. Og/L。由於甲殼素處於真菌細胞壁的內層部位，臨近質膜。要想從菌絲體 中取得甲殼素，首先是破壁。目前有採用化學破壁法從檸檬酸廢渣中提取甲殼素。(1)具體 工藝檸檬酸廢渣一預處理一乾淨菌體一酸處理一鹼處理一雙氧水脫色一甲殼素一脫乙醯 基一殼聚糖。(2)其具體做法是將檸檬酸廢渣放入1%HCL溶液中沸水浴處理Ih水洗至中 性，離心脫去水。浸泡於15%NaoH溶液中，在沸水溶中處理lh，脫去蛋白質，再水洗至中性。 離心脫水，加入雙氧水脫色，得到甲殼素。甲殼素加入50%NaoH溶液中110°C煮沸脫乙醯基， 水洗至中性70°C烘乾，即得粘度為80mpa. s的殼聚糖產品。專利號(200410060983)公開了 一種從檸檬酸廢菌絲體中提取分離殼聚糖的方法，將檸檬酸生產過程中的副產物廢菌絲體 在膠體磨中處理1-1. 5小時，將用膠體磨處理過的菌絲體，按1克菌絲體2-5 HiLNa2HPO4-NaH2PO4緩衝溶液的比例，置入0. 2m pH6. 0-8. 0的Na2HPO4- NaH2PO4緩衝溶液中，加入枯草 芽孢桿菌產生的中性蛋白酶，於50-55°C連續攪拌2 3小時，收集固形物，按1克固形物2-5 mLTris-HCl緩衝溶液的比例，置入50mM pH6. 0-8. 5的Tris-HCl緩衝溶液中，加入甲殼素 脫乙醯酶，於5(T55°C連續攪拌6 8小時，收集固形物，用10 30g/L醋酸溶液提取殼聚 糖，用NaOH調pH 7.5 8. 0沉澱，離心分離得殼聚糖，沉澱物用去離子水及75 95%乙醇 洗滌，離心分離乾燥後即得殼聚糖。上述方法是利用酶製劑(蛋白酶和脫乙醯酶)提取殼聚糖的方法。其工藝比較復 雜，會增加工業成本。用膠體磨處理廢菌絲勢必使廢菌絲中的麩皮等雜質磨碎而變得難以 去除；另外，脫乙醯酶難以買到工業品。使用的方法破壁不完全；粉碎粒度與粉碎的檸檬酸 廢渣裡的麩皮和其它雜質粒度一致，無法過濾將其分離。無法實現工業化生產。

發明內容
本發明是為了克服現有技術中的不足，提供一種利用檸檬酸發酵廢渣提取甲殼素 的方法，採用高壓破壁法從檸檬酸發酵廢渣提取甲殼素，菌絲體可變得非常細小，可通過 20-40目的網篩，同時將廢渣中的固體雜質被濾掉，可以實現工業化生產。本發明為實現上述目的，通過以下技術方案實現，一種利用檸檬酸發酵廢渣提取 甲殼素的方法，其特徵是檸檬酸廢渣一預處理一高壓破壁一粗過濾一酸處理一鹼處理一 甲殼素一脫乙醯基一殼聚糖，具體步驟如下
1)清洗檸檬酸發酵廢渣，除雜質備用，
2)將備用的檸檬酸發酵廢渣放入高壓破壁罐中，加壓至3kgf/cm2，並保持10-30min，使 其壓力均勻；然後在0-3秒突然使壓力降至Okgf/cm2，使菌絲體細胞壁破裂，；
3)放出物料並進行20-40目粗過濾，除去雜質；
4)除去固體雜質的濾液脫水後，用1%HCL浸泡lh，水洗至中性，離心脫水，得到甲殼素；
5)將甲殼素加到50%NaoH中攪拌均勻110°C加熱2h後，水洗至中性，乾燥即將殼聚糖。有益效果採用高壓破壁法從檸檬酸發酵廢渣提取甲殼素，如同傳統的「爆米花」。 在高壓破壁作用下，菌絲體可變得非常細小，可通過20-40目的網篩，而廢渣中的固體雜質 會被濾掉。細胞壁破壞以後，細胞壁內層部位的甲殼素變得易於提取，這樣既提高了產品純 度，又提高了產品收率。實現大規模工業化生產。
具體實施例方式以下結合較佳實施例，對依據本發明提供的具體實施方式
詳述如下一種利用檸 檬酸發酵廢渣提取甲殼素的方法，檸檬酸廢渣一預處理一高壓破壁一粗過濾一酸處理一鹼 處理一甲殼素一脫乙醯基一殼聚糖，具體步驟如下
1)清洗檸檬酸發酵廢渣，除雜質備用，
2)將備用的檸檬酸發酵廢渣放入高壓破壁罐中，加壓至3kgf/cm2，並保持10-30min，使 其壓力均勻；然後在0-3秒突然使壓力降至Okgf/cm2，使菌絲體細胞壁破裂，；
3)放出物料並進行20-40目粗過濾，除去雜質；
4)除去固體雜質的濾液脫水後，用1%HCL浸泡lh，水洗至中性，離心脫水，得到甲殼素；
5)將甲殼素加到50%NaoH中攪拌均勻110°C加熱2h後，水洗至中性，乾燥即將殼聚糖。所得殼聚糖粘度在85mpa · s以上，脫乙醯度在90%以上，灰份在0. 30%以下。對高壓破壁罐的具體要求 (1)能耐lOkgf/cm2以上的高壓。(2)材質為不鏽鋼，搪瓷罐也可。(3)容量 5-10T。(4)能在0-3秒內降壓至Okgf/cm2。(5)應有較為安全的保護裝置，以保證操作人員安全。另需一臺Im3的空壓機，以加壓用。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明的結構作任何形式上的 限制。凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明的技術方案的範圍內。
權利要求
一種利用檸檬酸發酵廢渣提取甲殼素的方法，其特徵是檸檬酸廢渣→預處理→高壓破壁→粗過濾→酸處理→鹼處理→甲殼素→脫乙醯基→殼聚糖，具體步驟如下1)清洗檸檬酸發酵廢渣，除雜質備用，2)將備用的檸檬酸發酵廢渣放入高壓破壁罐中，加壓至3kgf/cm2，並保持10 30min，使其壓力均勻；然後在0 3秒突然使壓力降至0kgf/cm2，使菌絲體細胞壁破裂，；3)放出物料並進行20 40目粗過濾，除去雜質； 4)除去固體雜質的濾液脫水後，用1%HCL浸泡1h，水洗至中性，離心脫水，得到甲殼素；5)將甲殼素加到50%NaoH中攪拌均勻110℃加熱2h後，水洗至中性，乾燥即得殼聚糖。
全文摘要
本發明涉及一種利用檸檬酸發酵廢渣提取甲殼素的方法，其特徵是檸檬酸廢渣→預處理→高壓破壁→粗過濾→酸處理→鹼處理→甲殼素→脫乙醯基→殼聚糖。有益效果在高壓破壁作用下，菌絲體可變得非常細小，可通過20～40目的網篩，而廢渣中的固體雜質會被濾掉。細胞壁破壞以後，細胞壁內層部位的甲殼素變得易於提取，這樣既提高了產品純度，又提高了產品收率。實現大規模工業化生產。
文檔編號C08B37/08GK101974106SQ20101054926
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月18日 優先權日2010年11月18日
發明者範孝用, 趙紅亮 申請人:天津泰康生物製藥有限公司