水产百科

三、虾壳中提取虾青素的工艺

2023-02-19

虾壳中的虾青素主要是以各种结合态存在的,如与蛋白质、钙、甲壳素等 结合。因此其结合程度必将会影响虾青素的提取,尤其是虾壳上的色素,研究 发现即使是最有效的溶剂也很难将其完全溶出。另外,如虾壳的颗粒大小、环 境的氧化还原反应等均会影响最终虾青素的回收率,对这些条件进行研究是非 常必要的。因此,虾壳在提取之前一般需进行机械破碎、酸化处理及蛋白酶水 解,以增大溶剂与壳的接触面积,脱除部分与色素结合紧密的碳酸钙,断裂色 素与蛋白的结合,从而提高提取效率。另外,虾青素结构中具有由4个异戊二 烯单位以共轭双键形式连接,两端又有两个异戊二烯单位组成的六节环结构。 长的共轭不饱和双键结构很容易受光、热、酸、碱、氧化物及酶的作用破坏, 因此优化提取工艺条件,提高虾青素的得率一直是研究工作者的目标。目前用 于甲壳类加工下脚料中提取回收虾青素的方法主要有4种: 碱提法、油溶法、 有机溶剂法和超临界CO2流体萃取法。

(一) 碱提法

碱提法主要是应用了碱液脱蛋白的原理,甲壳加工下脚料中的虾青素大多 与蛋白质结合,以色素结合蛋白的形式存在,当用热碱液煮下脚料时,其中的 蛋白质溶出,而与蛋白质结合的虾青素也随之溶出,从而达到提取虾青素的目 的。由于碱提法加工过程需消耗大量酸碱,同时加工废水的污染也是很难解决 的问题,因此近几年来对碱提法的研究报道较少。

(二) 油溶法

虾青素具有良好的脂溶性,油溶法正是利用这一特性进行的。该方法所用 的油脂主要为可食用油脂类,最常见的是大豆油,也有用鱼油如步鱼油、鲱鱼 油、鳕鱼肝油等。油用量直接影响虾青素的提取效率。提取时温度较高会影响 虾青素的稳定性,另外提取后含色素的油不易浓缩,产品浓度不高,使应用范 围受到限制。若想纯化,需采用层析方法。

(三) 有机溶剂法

有机溶剂是一种提取虾青素的有效试剂,通常提取后可将溶剂蒸发,从而 将虾青素浓缩,得到浓度较大的虾青素油,同时溶剂也可回收循环利用。常见 的溶剂有丙酮、乙醇、乙醚、石油醚、氯仿、正己烷等,不同的溶剂提取效果 不同。在研究中发现,丙酮的提取效果最好,而乙醇最差,并且从提取液的吸 收波谱看,不同提取剂提取的色素中其具体成分也有所差异。有机溶剂法提取 可采用浸提和回流提取的方法,但资料报道较多的主要是浸提法。

(四) 几种提取虾青素的新工艺

1. 超临界萃取法

超临界流体萃取技术是利用临界流体的特殊性质,在高压条件下与待分离 的固体或液体混合物接触,调节系统的操作压力和温度,萃取出所需要的物 质,随后通过降压或升温的方法,降低超临界流体的密度,使萃取物得到分 离。超临界CO2萃取法具有无毒无害、溶解能力强、溶剂残留少、产品具有 纯度高等一系列的优点,越来越受到人们的重视。但由于设备前期投资大、生 产技术要求高,目前用于大规模工业生产尚存在一定困难。

2. 虾青素酶法提取工艺研究

葛立军等研究了从甲壳废水中采用复合工艺提取蛋白质、虾青素的工艺条 件,首先选用一种较好的絮凝剂将蛋白质和虾青素回收絮凝,实验结果表明, 采用明矾作为絮凝剂效果最佳; 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%。然后采用酸性蛋白酶和中性蛋白酶对蛋白质进行酶解,同时 分离获得虾青素。赵仪等以大明虾虾仁加工废弃物为原料,利用木瓜蛋白酶对 其进行水解提取虾青素,比直接用有机溶剂提取方法释放率提高20%。

3. 复合工艺提取虾青素

杨丹等采用科学合理的方法,在制备甲壳素的同时,运用碱法结合有机溶 剂法,将虾壳中含有的活性物质虾青素提取出来,可获得含量很高的虾青素粗 品,得率可达3~5g/kg。