甲殼生物質(zhì)資源生態(tài)高值加工關鍵技術及其應用

我國甲殼生物質(zhì)資源容量巨大，每年產(chǎn)生蝦蟹殼等甲殼生物質(zhì)廢棄物1 000多萬噸，可形成5 000億元以上的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。甲殼生物質(zhì)資源的生態(tài)高值加工不僅能夠變廢為寶、利于環(huán)境、造福人類，而且能夠有效促進農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收，成為促進水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)與水產(chǎn)品加工業(yè)發(fā)展的副產(chǎn)物綜合利用的新經(jīng)濟增長點。

江南大學夏文水教授及其課題組成員針對我國甲殼生物質(zhì)資源利用程度小、產(chǎn)品附加值低、環(huán)境污染嚴重等迫切需要解決的問題展開研究，建立了甲殼生物質(zhì)資源的生態(tài)高值化加工技術創(chuàng)新理論和技術體系，并進行了技術與產(chǎn)品的推廣應用。CN201310198804.2公開了一種綜合利用南極磷蝦殼的方法，其以南極磷蝦殼為原料，利用南極磷蝦高活力的內(nèi)源蛋白酶和外源堿性蛋白酶水解蝦殼回收蛋白質(zhì)與蝦青素，殘渣用于生產(chǎn)甲殼素的綜合利用方法。其利用內(nèi)源酶、外源酶綜合對蝦殼進行水解，有效增大蛋白質(zhì)回收率，酶解產(chǎn)物經(jīng)過濾后離心，濾過液經(jīng)濃縮得到的濃縮蛋白或再經(jīng)噴霧干燥得到可溶性蛋白粉，蛋白粉中蛋白質(zhì)含量75%～85%。沉淀物經(jīng)冷凍干燥得到富含蝦青素的蛋白粉，蛋白質(zhì)含量為50%～60%，蝦青素含量為600～900 mg/kg。CN201010172203.0公開了一種快速溶解殼聚糖、以高底物濃度酶法制備殼寡糖的方法，其采用一種高速剪切分散機使殼聚糖快速分散溶解形成高濃度底物溶液，并利用添加部分可降解殼聚糖的水解酶將溶液黏度變稀，可使反應體系中殼聚糖底物的濃度提高到10%～20%。酶反應完成后，產(chǎn)物溶液用超濾方法除去殼聚糖水解酶蛋白及殼聚糖大分子，透過液經(jīng)納濾濃縮脫鹽，再通過真空濃縮過程可使產(chǎn)物殼寡糖固形物含量達到20%～35%。最后，濃縮液經(jīng)噴霧干燥得到淡黃色殼寡糖粉末。該方法有效解決了殼聚糖溶解時間長、產(chǎn)生的溶液濃度低，從而造成因低底物濃度反應而引起的高能耗問題，大大降低了后續(xù)處理如分離純化、濃縮、干燥等過程中的能耗水平，減少了生產(chǎn)成本。CN201010547705.7公開了一種殼聚糖的病原微生物滅活方法。其采用NaOH溶液對殼聚糖中病原微生物進行初步滅活，然后將殼聚糖干燥，充氮并密封，在-20～30℃條件下進行10～50 kGy的γ-射線輻照，將殼聚糖中可能存在的病原微生物滅活，保證殼聚糖作為生物材料的安全性。該發(fā)明具有在保證有效殺滅細菌、病毒等病原微生物的同時維持該生物材料的質(zhì)量和功能。CN200810235932.9公開一種甲殼素生產(chǎn)過程中廢堿液的循環(huán)利用方法。該方法以生產(chǎn)甲殼素時脫蛋白工藝中所產(chǎn)生的廢堿液為原料，經(jīng)不銹鋼膜過濾、納濾步驟得到清潔的堿液，可重復利用。不銹鋼膜過濾及納濾產(chǎn)生的濃縮液合并后中和，經(jīng)噴霧干燥或滾筒干燥得到高蛋白飼料添加劑。該方法完成了廢堿液的回收利用及有效成分綜合利用，無堿液排放到環(huán)境中去；分離純化工藝簡單、合理，工序短，操作方便，堿回收率高、品質(zhì)好；使用不銹鋼膜分離系統(tǒng)耦合納濾分離系統(tǒng)，具有運行成本低、過濾精度高、濃縮倍數(shù)高、濃縮液濃度高等優(yōu)點，有利于濃縮液固化生產(chǎn)高蛋白飼料添加劑，避免了二次污染。CN201310230858.2公開了一種殼寡糖曲酸衍生物及其制備方法，氯代曲酸主要與殼寡糖的C2位的氨基(-NH2)發(fā)生反應生成殼寡糖衍生物，所得衍生物用紅外光譜和1H核磁共振作分析確證，殼聚糖分子與接入的基團有效結(jié)合形成殼聚糖衍生物。其反應的氨基基團占殼寡糖中氨基總量的24.15%～55.68%。該發(fā)明制備得到的殼寡糖曲酸衍生物溶解性好，具有較強的抑菌活性，可以作為防腐劑廣泛用于醫(yī)藥與食品等領域。李星科,縱偉,夏文水（2012）研究了超聲波法制備窄相對分子質(zhì)量分布殼聚糖的工藝，在單因素實驗的基礎上，根據(jù)旋轉(zhuǎn)組合設計原理，研究溫度、殼聚糖濃度、乙酸濃度3個影響因素對超聲波處理后殼聚糖相對分子質(zhì)量分布指數(shù)的影響，并建立了回歸數(shù)學模型，通過實驗結(jié)果進行方差分析及對數(shù)學模型進行優(yōu)化，得到了窄相對分子質(zhì)量分布殼聚糖的制備條件。

甲殼生物質(zhì)資源生態(tài)高值加工技術顯著提高了甲殼生物質(zhì)資源行業(yè)的技術水平，提升了相關行業(yè)產(chǎn)品的核心競爭能力，對促進甲殼生物質(zhì)資源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整升級具有重要作用。甲殼生物質(zhì)資源加工產(chǎn)品在食品、化工、紡織、醫(yī)藥、環(huán)保等領域都有著廣泛的用途，日益受到人們的密切關注和青睞。