[发明专利]一种利用微生态菌剂固态发酵转化虾蟹废弃生物质清洁化生产甲壳素的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及甲壳素生产技术，尤其涉及一种利用微生态菌剂固态发酵转化虾蟹废弃生物质清洁化生产甲壳素的工艺。 

背景技术

甲壳素是一种天然高分子聚合多糖，广泛存在于真菌类、藻类的细胞壁，虾、蟹、昆虫等节肢动物的外壳，以及高等植物的细胞壁中，是仅次于纤维素的第二大生物质资源。甲壳素及其脱乙酰衍生物壳聚糖具有天然无毒、生物相容性好、可生物降解等优良特性，在食品、医药、化工、材料等领域均已得到广泛应用。 

目前获得甲壳素的主要途径是以虾头虾壳、蟹或蟹壳等水产加工废弃物为原料，依次通过碱浸脱除蛋白质、酸浸去除矿物质等多个步骤。该生产工艺方法简单，实用性强，但过程中产生大量的酸碱废水，且未对原料中残存的有机质进行有效利用，资源浪费的同时也给下游废水处理增加了压力，从而造成严重的环境污染。因此，如何减少废水使用量及排放量，实现废弃物的资源化利用，是甲壳素生产过程中的首要问题，也是实现甲壳素清洁化生产的关键所在。 

目前针对甲壳素的生产过程，已发展出多种清洁生产工艺，并取得较好的应用效果，代表性的技术主要如下：一是优化酸碱处理流程，减少酸碱使用量和废水生成量。如中国专利CN 100347197采用回收套用酸浸液与碱浸液、结合生化与物化方法处理废水等手段，减少废物排放量。显然，这些方法不彻底，仅减少了酸碱的使用，而大量的生物质仍然进入到废水中。二是利用物理方法进行生物质回收，并将回收的蛋白、脂肪制备成动物饲料。如中国专利CN 1865291在虾蟹下脚料进行化学处理之前增加一步物理挤压和水洗环节，通过去除蛋白、减少直接进行化学处理物料量的方法来降低酸碱的使用量。然而，相对一部分的蛋白是与甲壳紧密集合在一起，因而单纯的机械法并不能完全实现生物质的回收。三是利用生物酶技术进行生物质的回收，并通过多种酶的联合应用，可以较大程度实现虾蟹壳中生物质的回收，同时回收到的蛋白、多肽可以制备成为营养价值更高的饲料添加剂。中国专利ZL200510038285.9报道了这种技术，该发明利用复合酶水解虾加工下脚料回收富含虾青素的蛋白质，酸碱用量分别减少了20%和60%左右。但由于生物酶价格高、用量大，而且生产过程需联合使用多种酶制剂，酶解过程也需要专门化的设备，回收生物质必须浓缩、干燥等辅助过程，其投入的生产设备、生产成本较高，客观上限制了该技术的广泛应用。 

随着甲壳素行业清洁生产技术的迫切性，出现了一些新型生物技术的应用，具有代表性的是微生物处理技术的发展。通过微生物的生长和代谢，对甲壳中生物质进行分解、转化，减少后道工序的酸碱处理量，或者利用特定微生物提取功能活性物质，如中国专利ZL200710159248.2使用邻单胞杆菌先从虾壳中提取虾青素和蛋白，之后再制备粗品甲壳素。周湘池等采用乳杆菌BR-3进行甲壳素的清洁生产，当接种量为10%、葡萄糖浓度为4.5%、固液比为1:3、发酵温度为(35±2)℃、发酵时间为3-4d时，平均灰分去除率达95.67%（周湘池等，2008）。虽然在接种微生物、接种量、培养基配比、发酵方式等方面存在需要很大改进的地方，但仍然不失为一种有益的尝试。综上所述，尽管目前在甲壳素清洁生产技术领域，从降低酸碱用量、回收利用废弃资源角度提出了一些新工艺、新方法，但总体上还存在着资源利用程度不足，回收成本过高、过程经济性不足等问题，离真正实现甲壳素的清洁化生产尚有一段距离。 

微生态菌剂是一种活性很强的有益微生物菌群，具有快速繁殖、发酵、除臭、杀虫、和杀菌等多种功能，有利于形成稳定的良性菌群生态，目前在生物有机肥料的制备（CN102531801）、微生物饲料添加剂等方面都有良好的应用。 

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种利用微生态菌剂固态发酵转化虾蟹废弃生物质清洁化生产甲壳素的工艺，以废弃虾蟹加工废弃物为原料，利用微生态菌剂进行固态发酵，过程中不产生有害气体，不孳生蚊蝇与病原菌，无异味，发酵后物料经压榨、水洗、混合等工艺，形成微生态饲料。处理后的虾蟹壳用于生产甲壳素，从而形成一条甲壳素清洁生产的工艺。 

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下： 

一种利用微生态菌剂固态发酵转化虾蟹废弃生物质清洁化生产甲壳素的工艺：向虾蟹加工废弃物中加入富含糖质的培养基，拌料混匀，接种微生态菌剂进行固态密闭发酵，发酵结束后固液分离生物质，得料渣和料液；向料液加入固体基料，混合，干燥，形成微生态饲料添加剂；料渣采用现有的酸碱法生产甲壳素。