本發(fā)明涉及海洋生物活性提取技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及從牡蠣殼中提取甲殼素的工藝。
背景技術(shù)：
甲殼素(Chitin)，也稱甲殼質(zhì)，1811年由法國學者布拉克諾(Braconno)發(fā)現(xiàn)，1823年由歐吉爾(Odier)從甲殼動物外殼中提取，并命名為CHITIN，譯名為幾丁質(zhì)。甲殼素是在自然界數(shù)量上僅次于纖維素的第二大生物資源，估計每年生物合成的甲殼素高達100億噸，是地球上最豐富的有機物之一，是人類取之不竭的生物資源，也是20世紀未被充分利用的天然資源之一，其中海洋生物生成量達10億噸。甲殼素具有抗癌，抑制癌、瘤細胞轉(zhuǎn)移，提高人體免疫力及護肝解毒作用。尤其適用于糖尿病、肝腎病、高血壓、肥胖等癥，有利于預(yù)防癌細胞病變和輔助放化療治療腫瘤疾病。且甲殼素化學上不活潑，不與體液發(fā)生變化，與組織不起異物反應(yīng)，無毒，具有抗血栓、耐高溫消毒等特點。
因為甲殼素的化學結(jié)構(gòu)與植物中廣泛存在的纖維素結(jié)構(gòu)非常相似，故又稱為動物纖維素，甲殼素廣泛存在于甲殼綱動物蝦、蟹的甲殼，昆蟲的甲殼，真菌(酵母、霉菌)的細胞壁和植物(如蘑菇)的細胞壁中。自然界中，節(jié)肢動物如蝦、蟹等，含甲殼素高達58-85％；蝦殼、蟹殼是水產(chǎn)加工工業(yè)中的廢棄物，產(chǎn)量巨大，成本較低，含有豐富的甲殼素及其脫乙?；蟮臍ぞ厶恰Ｌ崛∑渲械臍ぞ厶?，經(jīng)過改性處理后可應(yīng)用于各個方面，能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄物的高效利用及使資源利用最大化，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟及社會效益。
牡蠣殼是由有機質(zhì)通過生物礦化調(diào)節(jié)形成，即以少量有機質(zhì)大分子(蛋白質(zhì)、糖蛋白或多糖)為框架，以碳酸鈣為單位進行分子操作，組成的高度有序的多重微層結(jié)構(gòu)。牡蠣殼的物質(zhì)組成分為無機質(zhì)和有機質(zhì)兩部分。無機質(zhì)部分以碳酸鈣為主，占牡蠣殼質(zhì)量90％以上，其中鈣元素占(39.78±0.23)％，此外還含有銅、鐵、鋅、錳、鍶等20多種微量元素。牡蠣殼的有機成分約占牡蠣殼質(zhì)量的3-5％，含有甘氨酸、胱氨酸、蛋氨酸等17種氨基酸。貝殼的有機質(zhì)部分又分為可溶性有機質(zhì)和不溶性有機質(zhì)，其含量隨貝殼種類和生長期不同而異，一般占貝殼干質(zhì)量的0.01-10％,其中可溶性有機質(zhì)含量更少，約占0.03-5％。
由于蝦、蟹殼的產(chǎn)量較高、甲殼素的含量較高(一般甲殼素含量在20-30％以上，有的高達60-85％)、制備方法較簡單，因此目前制備甲殼素主要是利用蝦、蟹殼。但利用蝦、蟹殼制備甲殼素也存在一些不容忽視的問題，一是除了一些大型的海產(chǎn)品加工企業(yè)外，蝦、蟹殼很難集中收購，一般家庭食用或酒店食用后均被作為垃圾遺棄而難以回收；二是蝦、蟹殼內(nèi)含有大量的蛋白質(zhì)和脂肪等共生物，預(yù)處理比較麻煩，處理不凈或未完全干燥，保存時極易起霉變質(zhì)。正是由于這樣一些原因，使蝦、蟹殼的充分利用受到了極大的限制。中國專利CN103936884A，一種從蝦蟹殼中提取甲殼素的方法，是申請人的在先申請，但是該方法，對于處理牡蠣殼原料，效果不好。蘇州大學論文，劉宏喜，蠔殼甲殼素的提取及其衍生物在印染中的應(yīng)用，提到了牡蠣殼甲殼素的提取，但重點在于得到的甲殼素在印染中的應(yīng)用，其生產(chǎn)工藝是是實驗室小試，比如過濾采用濾紙，很多工藝步驟和參數(shù)不適合工業(yè)化生產(chǎn)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了從牡蠣殼中提取甲殼素的工藝，整個工序時間縮短，而且，中間工序不會出現(xiàn)黑色雜質(zhì)，得到的產(chǎn)品色澤潔白。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
從牡蠣殼中提取甲殼素的工藝，包括下述步驟:
1)凈洗：將廢棄的牡蠣殼用清水洗凈，去除牡蠣殼表面的泥沙和雜質(zhì)；
2)干燥：將步驟1)得到的牡蠣殼烘干、粉碎得牡蠣殼粗粉；
3)低溫粉碎：將步驟2)得到的牡蠣殼粗粉，依次進行低溫冷凍及低溫升華干燥后以液氮為研磨介質(zhì)，在-80--120℃下運用超低溫粉碎機進行低溫粉碎；
4)高壓微射流超微粉碎處理：將步驟3)得到的物料加入純凈水混合均勻，用高速剪切乳化機處理，然后用高壓微射流超微粉碎設(shè)備進行處理，得到膏狀漿液；
5)酸處理：向步驟4)得到的物料，加入稀鹽酸浸泡，水洗至中性，離心，干燥后得到甲殼素。
本發(fā)明步驟2)所述的粉碎，優(yōu)選以球磨機粉碎至粒度在80-100目。
步驟3)所述的低溫冷凍，優(yōu)選溫度0--18℃，更優(yōu)選-10--18℃。
步驟4)所述的高壓微射流超微粉碎處理，優(yōu)選將步驟3)得到的物料加入5-6倍重量純凈水混合均勻，用高速剪切乳化機處理5-10min，然后用高壓微射流超微粉碎設(shè)備于25℃進行處理，處理壓力為60-80MPa，處理次數(shù)為2-3次，得到膏狀漿液。
步驟5)所述的加入稀鹽酸浸泡，優(yōu)選加入3-5倍重量的1mol/L的稀鹽酸在室溫下浸泡0.5-1.0h；所述的離心，優(yōu)選1500r/min、10min。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點：
1、從牡蠣殼中提取甲殼素，首先就是要去除牡蠣殼中的大量碳酸鈣，現(xiàn)有技術(shù)，一般是將牡蠣殼粉碎到20-60目后，直接加入稀鹽酸脫去碳酸鈣等礦物質(zhì)，但這樣的處理會產(chǎn)生蛋白質(zhì)懸浮物以及黑色雜質(zhì)(蛋白質(zhì)懸浮物會粘附設(shè)備內(nèi)壁，影響生產(chǎn)，而黑色雜質(zhì)會影響成品色澤)，然后再用稀堿脫去蛋白質(zhì)、脫脂(酸堿中和會引起油脂與堿發(fā)生皂化反應(yīng)，使液體變渾濁)，為了色澤潔白，有的還會用高錳酸鉀溶液脫色，雖然對色澤會有改善，但還是會有黑色雜質(zhì)存在，而且，整個工序需要多次過濾、水洗，造成生產(chǎn)浪費。而本發(fā)明通過對牡蠣殼粗粉進行低溫粉碎、高壓微射流超微粉碎處理，避免了以上繁瑣的工藝，直接破壞蛋白質(zhì)、脂肪，再用酸處理，整個工序時間縮短，而且，中間工序不會出現(xiàn)黑色雜質(zhì)，得到的產(chǎn)品色澤潔白。
2、低溫粉碎技術(shù)，由于冷媒的價格較高，在實際的工業(yè)生產(chǎn)中受到了限制，而如今利用天然氣氣化時廢冷制取液氮已獲得成功，液氮價格下降，低溫粉碎技術(shù)才得以發(fā)展，但該技術(shù)應(yīng)用牡蠣殼提取甲殼素未見報道。本發(fā)明采用了超低溫粉碎技術(shù)，將牡蠣殼依次進行低溫冷凍、低溫升華干燥后以液氮為研磨介質(zhì)，在-80-120℃下運用超低溫粉碎機進行低溫粉碎，利用低溫脆化特性，可粉碎熱敏性或常溫中難以粉碎的物料，防止在粉碎時變質(zhì)。
3、本發(fā)明采用高壓微射流超微粉碎處理得到的牡蠣殼原料，沒有采用外來溶劑，通過高壓微射流超微粉碎處理產(chǎn)生的強大剪切力和沖擊力可將物料直接粉碎至細胞水平，將牡蠣殼中含有的無機質(zhì)和有機質(zhì)粉碎，利于碳酸鈣和酸的反應(yīng)，還可以破壞蛋白質(zhì)、脂肪、色素的基團，利于甲殼素的溶出。
具體實施方式
下面以實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。
實施例1：
從牡蠣殼中提取甲殼素的工藝，包括下述步驟:
1)凈洗：將廢棄的牡蠣殼用清水洗凈，去除牡蠣殼表面的泥沙和雜質(zhì)；
2)干燥：將步驟1)得到的牡蠣殼100kg烘干、以球磨機粉碎至粒度在80目得牡蠣殼粗粉；
3)低溫粉碎：將步驟2)得到的牡蠣殼粗粉，依次進行0℃低溫冷凍及低溫升華干燥后以液氮為研磨介質(zhì)，在-80℃下運用超低溫粉碎機進行低溫粉碎；
4)高壓微射流超微粉碎處理，將步驟3)得到的物料加入5倍重量純凈水混合均勻，用高速剪切乳化機處理10min，然后用高壓微射流超微粉碎設(shè)備于25℃進行處理，處理壓力為60MPa，處理次數(shù)為2次，得到膏狀漿液；
5)酸處理：向步驟4)得到的物料，加入3倍重量的1mol/L的稀鹽酸在室溫下浸泡1.0h，水洗至中性，離心，1500r/min、10min，干燥后得到甲殼素3.45kg，純度99.09％。
實施例2：
從牡蠣殼中提取甲殼素的工藝，包括下述步驟:
1)凈洗：將廢棄的牡蠣殼用清水洗凈，去除牡蠣殼表面的泥沙和雜質(zhì)；
2)干燥：將步驟1)得到的牡蠣殼100kg烘干、以球磨機粉碎至粒度在100目得牡蠣殼粗粉；
3)低溫粉碎：將步驟2)得到的牡蠣殼粗粉，依次進行-10℃低溫冷凍及低溫升華干燥后以液氮為研磨介質(zhì)，在-100℃下運用超低溫粉碎機進行低溫粉碎；
4)高壓微射流超微粉碎處理，將步驟3)得到的物料加入6倍重量純凈水混合均勻，用高速剪切乳化機處理8min，然后用高壓微射流超微粉碎設(shè)備于25℃進行處理，處理壓力為70MPa，處理次數(shù)為3次，得到膏狀漿液；
5)酸處理：向步驟4)得到的物料，加入4倍重量的1mol/L的稀鹽酸在室溫下浸泡1.0h，水洗至中性，離心，1500r/min、10min，干燥后得到甲殼素3.51kg，純度99.21％。
實施例3：
從牡蠣殼中提取甲殼素的工藝，包括下述步驟:
1)凈洗：將廢棄的牡蠣殼用清水洗凈，去除牡蠣殼表面的泥沙和雜質(zhì)；
2)干燥：將步驟1)得到的牡蠣殼100kg烘干、以球磨機粉碎至粒度在80目得牡蠣殼粗粉；
3)低溫粉碎：將步驟2)得到的牡蠣殼粗粉，依次進行-18℃低溫冷凍及低溫升華干燥后以液氮為研磨介質(zhì)，在-120℃下運用超低溫粉碎機進行低溫粉碎；
4)高壓微射流超微粉碎處理，將步驟3)得到的物料加入5倍重量純凈水混合均勻，用高速剪切乳化機處理5min，然后用高壓微射流超微粉碎設(shè)備于25℃進行處理，處理壓力為80MPa，處理次數(shù)為2次，得到膏狀漿液；
5)酸處理：向步驟4)得到的物料，加入5倍重量的1mol/L的稀鹽酸在室溫下浸泡1.0h，水洗至中性，離心，1500r/min、10min，干燥后得到甲殼素3.57kg，純度99.18％。
對比例1：
凈洗-烘干-粉碎到20目-1mol/L稀鹽酸脫去礦物質(zhì)-凈洗-2.5mol/L稀燒堿脫去蛋白質(zhì)、脫脂-甲殼素粗品-0.7％KMnO4漂白脫色-甲殼素。
100kg牡蠣殼得到甲殼素3.18kg，純度98.06％.
對比例2：
1)凈洗：將廢棄的牡蠣殼用清水洗凈，去除牡蠣殼表面的泥沙和雜質(zhì)；
2)干燥：將步驟1)得到的牡蠣殼100kg烘干、以球磨機粉碎至粒度在80目得牡蠣殼粗粉；
3)低溫粉碎：將步驟2)得到的牡蠣殼粗粉，依次進行-18℃低溫冷凍及低溫升華干燥后以液氮為研磨介質(zhì)，在-120℃下運用超低溫粉碎機進行低溫粉碎；
4)酸處理：向步驟3)得到的物料，加入5倍重量的1mol/L的稀鹽酸在室溫下浸泡1.0h，水洗至中性，離心，1500r/min、10min，干燥后得到甲殼素1.89kg，純度91.24％。
對比例3：
1)凈洗：將廢棄的牡蠣殼用清水洗凈，去除牡蠣殼表面的泥沙和雜質(zhì)；
2)干燥：將步驟1)得到的牡蠣殼100kg烘干、以球磨機粉碎至粒度在80目得牡蠣殼粗粉；
3)高壓微射流超微粉碎處理，將步驟3)得到的物料加入5倍重量純凈水混合均勻，用高速剪切乳化機處理5min，然后用高壓微射流超微粉碎設(shè)備于25℃進行處理，處理壓力為80MPa，處理次數(shù)為2次，得到膏狀漿液；
4)酸處理：向步驟3)得到的物料，加入5倍重量的1mol/L的稀鹽酸在室溫下浸泡1.0h，水洗至中性，離心，1500r/min、10min，干燥后得到甲殼素1.83kg，純度87.67％。
結(jié)論：實施例3的樣品結(jié)果優(yōu)于對比例。