从虾蟹中提取壳聚糖的工艺技术领域
本发明涉及海洋生物活性提取技术领域，尤其涉及从虾蟹中提取壳聚糖的工艺。
背景技术
壳聚糖是甲壳素(Chitin)在强碱条件下脱去乙酰基就得到。甲壳素，也称甲壳质，
1811年由法国学者布拉克诺(Braconno)发现，1823年由欧吉尔(0dier)从甲壳动物外壳中
提取，并命名为CHITIN，译名为几丁质。甲壳素是由N-乙酰-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖以β-
1，4糖苷键形式连接而成的，即N-乙酰-D-葡萄糖胺的聚糖。由于甲壳素在生产过程中会脱
掉部分乙酰基，因而商品化的甲壳素都是N-乙酰-D-葡萄糖胺与D-葡萄糖胺的共聚物。
甲壳素是在自然界数量上仅次于纤维素的第二大生物资源，估计每年生物合成的
甲壳素高达100亿吨，是地球上最丰富的有机物之一，是人类取之不竭的生物资源，也是20
世纪未被充分利用的天然资源之一，其中海洋生物生成量达10亿吨。甲壳素具有抗癌，抑制
癌、瘤细胞转移，提高人体免疫力及护肝解毒作用。尤其适用于糖尿病、肝肾病、高血压、肥
胖等症，有利于预防癌细胞病变和辅助放化疗治疗肿瘤疾病。且甲壳素化学上不活泼，不与
体液发生变化，与组织不起异物反应，无毒，具有抗血栓、耐高温消毒等特点。
自然界中，节肢动物如虾、蟹等，含甲壳素高达58-85％，甲壳素是仅次于纤维素的
地球上第二大可再生资源，虾壳、蟹壳是水产加工工业中的废弃物，产量巨大，成本较低，含
有丰富的甲壳素及其脱乙酰基后的壳聚糖。钦州地区有着丰富的虾、蟹资源，很多虾蟹的水
产加工厂家在加工虾蟹后的虾壳、虾头、蟹壳等下脚料，很难处理，因其中含有丰富的蛋白
质、脂肪，堆积后容易发酵、变味、起霉，影响环境。
但利用虾、蟹壳制备甲壳素也存在一些不容忽视的问题，一是除了一些大型的海
产品加工企业外，虾、蟹壳很难集中收购，一般家庭食用或酒店食用后均被作为垃圾遗弃而
难以回收；二是虾、蟹壳内含有大量的蛋白质和脂肪等共生物，预处理比较麻烦，处理不净
或未完全干燥，保存时极易起霉变质。正是由于这样一些原因，使虾、蟹壳的充分利用受到
了极大的限制。中国专利CN103936884A，一种从虾蟹壳中提取甲壳素的方法，是申请人的合
作伙伴的在先申请，但是该方法，得到的甲壳素虽然含量高，但是收率低(不到20％)，而且
色泽是白色或者灰白色，色泽上面不够理想。如果能对虾蟹壳经过处理后应用，能够实现废
弃物的高效利用及使资源利用最大化，产生巨大的经济及社会效益。资源循环利用和生态
能源环保是我国中长期发展重中之重的目标。
发明内容
本发明提供了从虾蟹中提取壳聚糖的工艺，收率高，中间工序不会出现黑色杂质，
得到的产品色泽洁白。
本发明是通过如下技术方案实现的：
从虾蟹中提取壳聚糖的工艺，包括下述步骤:
1)净洗：将废弃的虾蟹壳用清水洗净，去除虾蟹壳表面的泥沙和杂质；
2)干燥：将步骤1)得到的虾蟹壳烘干、粉碎得虾蟹壳粗粉；
3)低温粉碎：将步骤2)得到的虾蟹壳粗粉，依次进行低温冷冻及低温升华干燥后
以液氮为研磨介质，在-80--120℃下运用超低温粉碎机进行低温粉碎；
4)高压微射流超微粉碎处理：将步骤3)得到的物料加入纯净水混合均匀，用高速
剪切乳化机处理，然后用高压微射流超微粉碎设备进行处理，得到膏状浆液；
5)酸处理：向步骤4)得到的物料，加入稀盐酸浸泡，水洗至中性，离心，干燥后得到
甲壳素；
6)脱乙酰基：将步骤5)得到的甲壳素，加入浓烧碱浸泡，水洗、调整pH至中性，水
洗，离心，干燥后得到壳聚糖。
本发明步骤1)所述的蟹虾壳，以任意比例混合。
步骤2)所述的粉碎，优选以球磨机粉碎至粒度在80-100目。
步骤3)所述的低温冷冻，优选温度0--18℃，更优选-10--18℃。
步骤4)所述的高压微射流超微粉碎处理，优选将步骤3)得到的物料加入5-6倍重
量纯净水混合均匀，用高速剪切乳化机处理5-10min，然后用高压微射流超微粉碎设备于25
℃进行处理，处理压力为60-80MPa，处理次数为2-3次，得到膏状浆液。
步骤5)所述的加入稀盐酸浸泡，优选加入3-5倍重量的1mol/L的稀盐酸在室温下
浸泡0.5-1.0h；所述的离心，优选1500r/min、10min。
步骤6)所述的加入浓烧碱浸泡，优选加入8-10倍重量的10mol/L的烧碱，在100℃
下浸泡2-3h。
与现有技术相比，本发明的优点：
1、从虾蟹壳中提取甲壳素，现有技术，一般是将虾蟹壳粉碎到20-60目后，直接加
热提取、超声波处理、微波处理等，或者采用酶解、乳酸菌发酵来分离或者脱除蛋白，但这样
的处理会产生蛋白质悬浮物以及黑色杂质(蛋白质悬浮物会粘附设备内壁，影响生产，而黑
色杂质会影响成品色泽)，然后再用稀碱脱去蛋白质、脱脂(酸碱中和会引起油脂与碱发生
皂化反应，使液体变浑浊)，为了色泽洁白，有的还会用高锰酸钾溶液脱色，虽然对色泽会有
改善，但还是会有黑色杂质存在，而且，整个工序需要多次过滤、水洗，造成生产浪费。而本
发明通过对虾蟹壳粗粉进行低温粉碎、高压微射流超微粉碎处理，避免了以上繁琐的工艺，
直接破坏蛋白质、脂肪，再用酸处理，中间工序不会出现黑色杂质，得到的产品色泽洁白。
2、低温粉碎技术，由于冷媒的价格较高，在实际的工业生产中受到了限制，而如今
利用天然气气化时废冷制取液氮已获得成功，液氮价格下降，低温粉碎技术才得以发展，但
该技术应用虾蟹壳提取甲壳素未见报道。本发明采用了超低温粉碎技术，将虾蟹壳依次进
行低温冷冻、低温升华干燥后以液氮为研磨介质，在-80-120℃下运用超低温粉碎机进行低
温粉碎，利用低温脆化特性，可粉碎热敏性或常温中难以粉碎的物料，防止在粉碎时变质。
3、本发明采用高压微射流超微粉碎处理得到的虾蟹壳原料，没有采用外来溶剂，
通过高压均质法产生的强大剪切力和冲击力可将物料直接粉碎至细胞水平，将虾蟹壳中含
有的无机质和有机质粉碎，利于和稀盐酸的反应，还可以破坏蛋白质、脂肪、色素的基团，利
于甲壳素的溶出。
具体实施方式
下面以实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1：
从虾蟹中提取壳聚糖的工艺，包括下述步骤:
1)净洗：将废弃的虾蟹壳用清水洗净，去除虾蟹壳表面的泥沙和杂质；
2)干燥：将步骤1)得到的虾蟹壳10kg烘干、以球磨机粉碎至粒度在80目得虾蟹壳
粗粉；
3)低温粉碎：将步骤2)得到的虾蟹壳粗粉，依次进行0℃低温冷冻及低温升华干燥
后以液氮为研磨介质，在-80℃下运用超低温粉碎机进行低温粉碎；
4)高压微射流超微粉碎处理，将步骤3)得到的物料加入5倍重量纯净水混合均匀，
用高速剪切乳化机处理10min，然后用高压微射流超微粉碎设备于25℃进行处理，处理压力
为60MPa，处理次数为2次，得到膏状浆液；
5)酸处理：向步骤4)得到的物料，加入3倍重量的1mol/L的稀盐酸在室温下浸泡
1.0h，水洗至中性，离心，1500r/min、10min，干燥后得到甲壳素；
6)脱乙酰基：将步骤5)得到的甲壳素，加入8倍重量的10mol/L的烧碱，在100℃下
浸泡2h，水洗、调整pH至中性，水洗，离心，干燥后得到壳聚糖2.23kg，纯度98.87％。
实施例2：
从虾蟹中提取壳聚糖的工艺，包括下述步骤:
1)净洗：将废弃的虾蟹壳用清水洗净，去除虾蟹壳表面的泥沙和杂质；
2)干燥：将步骤1)得到的虾蟹壳10kg烘干、以球磨机粉碎至粒度在100目得虾蟹壳
粗粉；
3)低温粉碎：将步骤2)得到的虾蟹壳粗粉，依次进行-10℃低温冷冻及低温升华干
燥后以液氮为研磨介质，在-100℃下运用超低温粉碎机进行低温粉碎；
4)高压微射流超微粉碎处理，将步骤3)得到的物料加入6倍重量纯净水混合均匀，
用高速剪切乳化机处理8min，然后用高压微射流超微粉碎设备于25℃进行处理，处理压力
为70MPa，处理次数为3次，得到膏状浆液；
5)酸处理：向步骤4)得到的物料，加入4倍重量的1mol/L的稀盐酸在室温下浸泡
1.0h，水洗至中性，离心，1500r/min、10min，干燥后得到甲壳素；
6)脱乙酰基：将步骤5)得到的甲壳素，加入10倍重量的10mol/L的烧碱，在100℃下
浸泡3h，水洗、调整pH至中性，水洗，离心，干燥后得到壳聚糖2.21kg，纯度98.55％。
实施例3：
从虾蟹中提取壳聚糖的工艺，包括下述步骤:
1)净洗：将废弃的虾蟹壳用清水洗净，去除虾蟹壳表面的泥沙和杂质；
2)干燥：将步骤1)得到的虾蟹壳10kg烘干、以球磨机粉碎至粒度在80目得虾蟹壳
粗粉；
3)低温粉碎：将步骤2)得到的虾蟹壳粗粉，依次进行-18℃低温冷冻及低温升华干
燥后以液氮为研磨介质，在-120℃下运用超低温粉碎机进行低温粉碎；
4)高压微射流超微粉碎处理，将步骤3)得到的物料加入5倍重量纯净水混合均匀，
用高速剪切乳化机处理5min，然后用高压微射流超微粉碎设备于25℃进行处理，处理压力
为80MPa，处理次数为2次，得到膏状浆液；
5)酸处理：向步骤4)得到的物料，加入5倍重量的1mol/L的稀盐酸在室温下浸泡
1.0h，水洗至中性，离心，1500r/min、10min，干燥后得到甲壳素；
6)脱乙酰基：将步骤5)得到的甲壳素，加入10倍重量的10mol/L的烧碱，在100℃下
浸泡3h，水洗、调整pH至中性，水洗，离心，干燥后得到壳聚糖2.20kg，纯度99.20％。
对比例1：
净洗-烘干-粉碎到20目-1mol/L稀盐酸脱去矿物质-净洗-2.5mol/L稀烧碱脱去蛋
白质、脱脂-甲壳素粗品-0.7％KMnO4漂白脱色-甲壳素-浓烧碱脱乙酰基-水洗至中性-干
燥-壳聚糖。
10kg虾蟹壳得到甲壳素1.64kg，纯度98.23％.
对比例2：
1)净洗：将废弃的虾蟹壳用清水洗净，去除虾蟹壳表面的泥沙和杂质；
2)干燥：将步骤1)得到的虾蟹壳10kg烘干、以球磨机粉碎至粒度在80目得虾蟹壳
粗粉；
3)低温粉碎：将步骤2)得到的虾蟹壳粗粉，依次进行-18℃低温冷冻及低温升华干
燥后以液氮为研磨介质，在-120℃下运用超低温粉碎机进行低温粉碎；
4)酸处理：向步骤3)得到的物料，加入5倍重量的1mol/L的稀盐酸在室温下浸泡
1.0h，水洗至中性，离心，1500r/min、10min，干燥后得到甲壳素；
5)脱乙酰基：将步骤4)得到的甲壳素，加入10倍重量的10mol/L的烧碱，在100℃下
浸泡3h，水洗、调整pH至中性，水洗，离心，干燥后得到壳聚糖1.59kg，纯度91.76％。
对比例3：
1)净洗：将废弃的虾蟹壳用清水洗净，去除虾蟹壳表面的泥沙和杂质；
2)干燥：将步骤1)得到的虾蟹壳10kg烘干、以球磨机粉碎至粒度在80目得虾蟹壳
粗粉；
3)高压微射流超微粉碎处理，将步骤3)得到的物料加入5倍重量纯净水混合均匀，
用高速剪切乳化机处理5min，然后用高压微射流超微粉碎设备于25℃进行处理，处理压力
为80MPa，处理次数为2次，得到膏状浆液；
4)酸处理：向步骤3)得到的物料，加入5倍重量的1mol/L的稀盐酸在室温下浸泡
1.0h，水洗至中性，离心，1500r/min、10min，干燥后得到甲壳素；
5)脱乙酰基：将步骤4)得到的甲壳素，加入10倍重量的10mol/L的烧碱，在100℃下
浸泡3h，水洗、调整pH至中性，水洗，离心，干燥后得到壳聚糖1.62kg，纯度91.13％。
对比例4：
1)原料处理：将10kg虾头和蟹壳用纯净水洗净后绞碎；
2)超声波处理：绞碎后的原料中加入15倍重量的纯净水，超声波处理15min，作用
温度30℃，功率为250W，完成后过滤，收集滤渣；
3)高压微射流超微粉碎处理，将步骤3)得到的物料加入5倍重量纯净水混合均匀，
用高速剪切乳化机处理5min，然后用高压微射流超微粉碎设备于25℃进行处理，处理压力
为80MPa，处理次数为2次，得到膏状浆液；
4)酸处理：向步骤c得到滤渣中加入相当于滤渣2倍质量的3.0mol/L盐酸溶液，浸
泡1h，水洗至中性，离心，冷冻干燥后得到甲壳素；
5)脱乙酰基：将步骤4)得到的甲壳素，加入10倍重量的10mol/L的烧碱，在100℃下
浸泡3h，水洗、调整pH至中性，水洗，离心，干燥后得到壳聚糖1.41kg，纯度89.35％。
结论：实施例3的样品结果优于对比例。