甲壳质资源生物加工技术研究

甲壳质资源是地球上仅次于纤维素的第二大生物质资源，主要涉及虾、蟹等高经济价值品种，对该类资源进行全质化、绿色化、高值化利用一直是影响产业发展的技术瓶颈和实践难题。

近年来，研究人员以生物加工技术为引领，在资源加工的不同环节，应用了甲壳素的酶法精制、壳寡糖的酶法制备、乙酰氨糖的生物转化、生物质废水的微生态发酵等技术，构建了甲壳质资源生物加工技术体系。如中国专利CN201410036020.4公开了一种从虾蟹副产物制备活性肽粉和甲壳素的方法，先将新鲜的虾蟹壳挤压破碎，再以水浸没虾蟹壳，在超声波中提取处理后再加入蛋白酶进行2次酶解处理，酶解结束后，沥出第2次酶解液；在沥出第2次酶解液的虾蟹壳洗涤至中性后，再加入酸进行脱钙处理，再经清洗、干燥后取得甲壳素；将挤压破碎时挤出的膏状蛋白质和脂肪组织与第1次酶解液混合，酶解结束后，取溶液真空浓缩，再经喷雾干燥制得活性肽粉。CN201510769010.6公开了外循环微波辅助酸解几丁质制备氨基葡萄糖的工艺，其将反应罐与微波加热器循环连接，将富含几丁质的废弃生物质和无机酸加入反应罐中进行酸解，然后取酸解生成的水解液通过微滤组合超滤方法，滤出杂质及大分子物质后，经浓缩、结晶，取得氨基葡萄糖。CN201410716450.0公开了一种甲壳素的酶法提取工艺，包括如下步骤：将回收的虾蟹壳烘干、粉碎备用；按虾蟹壳粉末质量的6倍加水，并用超声波处理，再静置溶胀；再按虾蟹壳粉末质量的2%～5%加入复合酶水解蛋白质，再经粗滤、离心分离、精滤取得净壳粉；将得到的净壳粉加柠檬酸液浸泡脱钙后，然后经过滤、清洗、烘干得甲壳素产品；所述复合酶由以下质量配比的各份数组成：胰蛋白酶3～10份，木瓜蛋白酶10～12份、碱性蛋白酶5～8份、枯草芽孢杆菌蛋白酶20～30份。该发明通过超声波预处理及特定种类蛋白酶的配比，提高蛋白质的回收率，生产的甲壳素品质高，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。CN201310495361.3公开了一种物理分离和生物酶解的甲壳素清洁生产工艺，其以新鲜虾蟹壳为原料，首先将新鲜虾蟹壳原料加入挤压装置进行挤压预处理、然后采用蛋白酶酶解虾蟹壳中的蛋白质，滤出蛋白酶解液后的固形物使用封闭罐曝气浸酸去钙、封闭式碱煮脱脂、洗涤、干燥获得甲壳素产品。而滤出蛋白酶解液经静置沉淀，离心，干燥等工艺过程，获得蛋白质产品，可用于饲料添加剂中。CN201811398447.3公开了一种利用辐照辅助微波热酸水解同时制备低相对分子质量壳聚糖及D-氨基葡萄糖硫酸盐的方法。该方法是将壳聚糖溶解于醋酸溶液中得壳聚糖溶液，向所得壳聚糖溶液中加入H2O2；然后进行辐照处理，辐照处理后与稀硫酸混合均匀后在微波条件下进行微波热酸水解；然后浓缩除去水分，将浓缩物用无水乙醇进行醇沉过夜，过滤后冷冻干燥至恒重。该发明方法浓硫酸使用量少，反应条件温和，环境污染小，生产设备要求低，绿色安全，适用于制备低相对分子质量壳聚糖及D-氨基葡萄糖硫酸盐。CN201810276788.7提供了一种壳聚糖溶液的水解方法及其应用。其采用分时段嵌合式控制壳聚糖溶解及酶解过程、控量程序加酶耦合超滤分离方法，高效获取目标低聚壳寡糖。CN201711175028.9公开的壳聚糖的制备方法包括以下步骤：蟹壳粉碎后进行酸浸；所述酸浸后的沉淀物进行碱煮；所述碱煮后的物质进行脱乙酰基处理；所述脱乙酰基处理后的物质经过洗涤过滤得到壳聚糖；所述酸浸后的沉淀物以及碱煮后的物质要进行洗涤干燥；所述酸浸采用5%的盐酸；通过将蟹壳粉碎后进行酸浸、碱煮以及脱乙酰基处理后洗涤过滤得到聚壳糖，使得聚壳糖的制造工艺步骤缩减。

甲壳质资源加工产品具有诸多优良特性，具有极大的研究和应用价值。随着我国对环境和生态保护不断加强，传统的资源利用模式受到严重挑战，必须寻找具有潜在工业化应用价值的新酶源，通过基因工程和蛋白质工程技术构建高产的工程菌，构建甲壳质资源的高效利用技术体系，实现资源的全质化、绿色化、高值化应用。

（江南大学图书馆 张群）