[发明专利]一种超声波协同CDA酶制备龙虾壳壳聚糖的方法

说明书

技术领域

    本发明涉及壳聚糖制备领域，具体涉及一种超声波协同CDA酶制备龙虾壳壳聚糖的方法。

背景技术

淡水小龙虾（Red Swamp Crayfish），学名克氏原螯虾，原产于美国中南部，现已成为我国特别是华东地区淡水养殖虾类的主要种类之一。甲壳素 (C₈H₁₃NO₅)_n是天然存在的N-乙酰葡萄糖胺多糖，小龙虾壳中甲壳素含量丰富，常用酸碱法提取龙虾壳甲壳素，环境污染大。

壳聚糖（Chitosan），是由甲壳素经脱乙酰基而得，化学名聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，是天然多糖中唯一的碱性多糖，广泛用于纺织、医药、造纸、化妆品、食品工业、和生物技术等领域。目前工业上常用的壳聚糖制备方法均离不开强碱的脱乙酰基作用，且产品性质不稳定、能耗高、环境污染大，制备时间长。

发明内容

    本发明要解决的技术问题是提供一种超声波协同CDA酶制备龙虾壳壳聚糖的方法，采用EDTA提取龙虾壳甲壳素，再以超声波协同CDA酶脱乙酰基，制备壳聚糖，整个过程不使用强酸、强碱，EDTA可100%回收重复使用，成本低、能耗少，对环境无任何污染，产品脱乙酰度高，性质稳定，制备时间短。

本发明通过以下技术方案实现：

一种超声波协同CDA酶制备龙虾壳壳聚糖的方法，包括以下步骤：

（1）虾壳预处理：对于未经烹饪的新鲜虾壳洗净、烘干、粉碎、置于干燥器中备用；或者对于烹饪后的虾壳清理后洗净，经无水乙醚和无水乙醇依次洗涤，用蒸馏水洗净后过滤、烘干、粉碎、置于干燥器中备用；

（2）甲壳素提取：按料液比1g：24～30ml称取虾壳粉加入质量浓度为18-20%EDTA溶液，EDTA溶液pH值为13，置于超声波清洗器中搅拌反应45-60min，超声频率为60KHz、功率为180W-240W，反应后过滤并以蒸馏水洗涤滤渣，收集滤渣烘干，再用过氧化氢溶液浸泡脱色，洗净烘干后的白色粉末为甲壳素；

（3）壳聚糖制备：按料液比1g：20ml称取甲壳素粉加入蒸馏水，100℃恒温水浴1-2h后，置于超声频率25KHz，功率400-500W超声波清洗器中，处理40-60min后，按体积比加入7%-10%的CDA粗酶液，磁力搅拌水浴50℃恒温酶解2.5-3.5h，酶反应结束后，以100℃水浴下连续热灭活15 min终止酶反应，迅速冷却至室温，离心，蒸馏水反复洗涤至中性，沉淀物烘干得壳聚糖。

本发明进一步改进方案是，所述步骤（1）中虾壳60℃烘干，粉碎过20目筛。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤（1）中无水乙醚洗涤和无水乙醇洗涤各5次。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤（2）中收集滤渣50℃烘干，再用质量浓度10%的过氧化氢溶液在35℃水浴中浸泡2h脱色。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤（2）中以蒸馏水洗涤滤渣，提取滤液，用盐酸调节滤液pH=1，使 EDTA 以酸的形式沉淀回收。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤（3）中称取的甲壳素粉过80目筛。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤（3）中酶反应期间以质量浓度为0.1mol/l的NaOH调节pH=7.5，以使酶活性最高。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤（3）中所述离心条件是指9000rpm离心10min。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤（3）中CDA粗酶液酶活200U/mL左右（以每小时产生1μg对硝基苯胺所需要的酶量定义为一个酶活力单位）。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：

本发明采用EDTA提取龙虾壳甲壳素，再以超声波协同CDA酶脱乙酰基，制备壳聚糖，利用超声波“空化作用”，使甲壳素紧密的结晶体疏松，改善甲壳素脱乙酰基酶（Chitin Deacetylation，简称CDA）与甲壳素分子之间的结合作用，同时利用CDA酶的高效催化性和专一性，大大缩短脱乙酰基时间，提高产品脱乙酰度和黏度。与传统强酸、强碱法制备壳聚糖相比，整套制备工艺，不使用强酸、强碱，EDTA可100%回收重复使用，成本低、能耗少，对环境无任何污染，产品脱乙酰度高，性质稳定，产品脱乙酰度高达92-95%、黏度高达95-105mPa·s，制备时间在8-12h，与传统的时间在48h以上相比，大幅缩短制备时间。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。