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甲壳废水中虾青素酶法提取工艺的研究

葛立军  
【摘要】: 目前工业用酸碱交替法制备甲壳素之后,会产生大量的含虾青素的酸碱废水,从这些废水中回收提取虾青素有着巨大的经济效益和社会效益。 本课题研究主要从甲壳废水的综合利用出发就虾青素的提取工艺及不同的工艺条件进行初步探讨,以较低的成本获得较高得率的虾青素。 本文就甲壳废水中提取虾青素的工艺主要从以下几个方面作了研究,首先研究了甲壳废水的预处理工艺,即甲壳废水的絮凝工艺的研究,由于废水中含有大量的蛋白质,虾青素与蛋白质以化学键的形式结合在一起。为降低后续工艺的成本以及简化工艺步骤,首先选用一种较好的絮凝剂将蛋白质和虾青素回收絮凝。试验结果表明,采用明矾作为絮凝剂效果最佳;较佳的絮凝工艺条件为:55℃,水浴20min,pH为6.0,絮凝剂用量为20mg/L;经凯氏定氮测得蛋白质和虾青素混合物的回收率达到89.1%。 试验对酶解工艺的条件作了研究。本章以絮凝过的甲壳素废水为原料,原料经絮凝浓缩后,实验采用酸性蛋白酶和中性蛋白酶进行酶解,比较了两种酶解效果。选取了对甲壳废水中虾青素与蛋白质酶解工艺条件影响的四个因素,酶的用量,酶解时间,酶解温度,酶解pH值来考察酶解效果。单因素试验和正交试验的结果表明酸性蛋白酶的酶解效果比中性蛋白酶的酶解效果要好。其中酸性蛋白酶的最佳酶解工艺条件为:酸性蛋白酶用量为0.15%(相对于絮凝抽滤后干重),酶解温度55℃,酶解时间1.5h,酶解pH值5.0。中性蛋白酶酶解最佳工艺条件为:中性蛋白酶用量为0.3%(相对于絮凝抽滤后干重),酶解温度45℃,酶解时间2.5h,酶解pH值7.0。 在确定酶解工艺条件后,本文对用酸性蛋白酶酶解的机理作了研究,试验结果表明,酸性蛋白酶水解的机理与酶提取最佳工艺条件相一致。 为综合利用虾、蟹等水产品壳废料,本文将甲壳废水经过絮凝,酶解后,根据虾青素易溶于有机溶剂的性质。采用有机溶剂萃取方法提取虾壳中的红色素。本文用丙酮做有机溶剂,确定了其最大吸收峰为474nm。实验结果表明,甲壳废水经絮凝酶解后丙酮提取的最佳工艺条件为:丙酮提取温度为60℃,丙酮用量1:2,提取时间15min,提取pH值4.0。 本文在确定絮凝、酶解、提取工艺条件后。对丙酮所提取的虾青素粗产品的分离纯化工艺步骤也进行了初步的研究。实验结果表明,利用丙酮是有极性的有机溶剂,而石油醚是非极性的有机溶剂的特点,分离得到了较为稳定的虾青素产品。 同时本文对用丙酮所提取的虾青素的稳定性进行了初步的研究,结果表明,用丙酮提取的虾青素对热、时间有较好的稳定性。 与虾青素的标准样品作了对照,测定了丙酮提取虾青素在高效液相下的出峰时间,以及虾青素的组分作了初步的探讨。


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