微生物发酵法提取甲壳素的国内外进展
国内外壳聚糖开发应用及市场概况
国内外壳聚糖开发应用及市场概况甲壳素是自然界第二丰富的生物聚合体，第二大再生资源，分布十分广泛，每年的生物合成量约为100亿吨以上。
同时甲壳素也是自然界中除蛋白质外数量最大的含氮天然有机高分子。
壳聚糖(chitosan)是一种由甲壳素脱乙酰基后的产物。
鉴于壳聚糖及其衍生物具有优良的生理活性和功能保健作用。
在食品，医药方面显示出非常诱人的应用价值，近年来在国内外对甲壳素以及壳聚糖的开发研究十分活跃。
一、壳聚糖的特性壳聚糖是由大部分D-氨基葡萄糖和少量的N-乙酰-D-氨基葡萄糖组成，以β-(1，4)糖苷键连接起来的直链多糖，化学名为(1，4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖，其结构类似于纤维素。
壳聚糖因其独特的分子结构，是天然多糖中惟一大量存在的碱性氨基多糖，因而具有一系列特殊功能性质。
壳聚糖有αβγ三种构象，其分子链是以螺旋形式存在，α-型研究的较多，因为这种构象的壳聚糖存在最多也最易制得。
β-型则关注的相对较少，然而这种构象的特征是具有很弱的分子间作用力，并且被确定在不同的调节反应中会显示出比α-型更高的反应能够活性和对溶剂的更高的亲和力。
在壳聚糖结构中存在四种类型的糖苷键，但由于C2-氨基或乙酰氨基的存在而使得糖苷键都较难水解。
壳聚糖分子中含有羟基，乙酰氨基和氨基，决定了壳聚糖可进行多功能基化学反应。
低分子量的壳聚糖及其衍生物在水溶液中的构象变化理象对其生理活性及功能性质有极其重要的影响。
壳聚糖分子量与水溶液性质的研究，壳聚糖衍生物的液晶行为的研究，均受到了国内外的关注。
二、壳聚糖的制备方法甲壳素经脱乙酰化反应后便得到壳聚糖。
常见的制备法有化学法和酶法。
一般情况下，影响脱乙酰化程度的主要因素有原料的种类(晶型)。
甲壳素的制备方法，甲壳素颗粒的大小和密度，碱液的浓度，反应的气氛，温度和时间等。
衡量壳聚糖产品性能的主要指标是脱乙酰化度和分子量(或黏度)等。
一般提高反应温度，碱液浓度和延长反应时间均可提高脱乙酰化度，但这样会伴随有甲壳素主链的降解。
甲壳素／壳聚糖及其衍生物的开发与应用进展
业中 ， 甲壳索／ 壳聚糖及 其衍生物可作为食品及蔬菜水果的保 鲜剂 、 饮料的澄清剂 ， 并对人体有 保健作用； 掭加
于化妆品中 ， 它具有保湿 、 透气 、 消除毒煮、 防紫外线等作用； 用于医药中 ， 它有降血脂 、 血糖 、 血压， 治疗缺血性
贫血 等 功 能 。 关键词 ： 甲壳 索 ； 聚糖 ；衍 生 物 ； 用 壳 应
量为 ８０ ～ １． ， ． ｏ ０ 可溶性 固形物 含 量为 １ ～ １ ， 实甜 度和香 味增 加 ， ６ ７ 果 酸度 下降． 陈安和 等 研
究 了 甲壳 素衍 生物 对 草莓 的保 鲜 作用 ， 明经 处理 的草 莓 储存 １ ￣２ ｄ 其 Ｓ 表 ５ ０ ， ＯＤ（ 氧化歧 化 酶） 力 超 活 比未 处理 的高 ２ ． ～５ ． ， ｃ含量高 ７ ～１ ５ “ ． ０１ ３４ Ｖ ８ ］１种商 品名为 Ｎｕ ｒ Ｓ ｖ ６ ｔｉ ａ ｅ的 Ｎ Ｃ（ Ｏ一 ， ＯＣ Ｎ，
２ 应 用
２ １ 在 食 品 Ｉ 业 中的 应 用 ．
２ １１ 保 鲜剂 壳聚 糖及其衍 生物 用 作保鲜剂 主要 是利 用其成膜性 和 抑菌 作用． 聚糖 的保鲜 剂 ，． 左右 就 能 抑制 多种 细 菌的生 长． ０２ 以甲壳 索／ 聚糖 为 主要 成分 配 制 成果 壳
Ｖ。 ． ６ Ｎ ｏ． １２ ２
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甲壳 素／ 聚糖 及 其 衍 生物 的开 发 与应 用进展 壳
周 友 亚
（ 河北 师 范大 学 化 学 学 院 ． 北 石 家 庄 河 ００９） ５ ０ １
摘
要 ： 甲壳索／ 对 壳聚糖及其衍生物在食 品工业 、 化妆品 、 医药等方面的应用情况进行 了综述． 在食品工
利用微生物发酵虾壳生产有机肥料的方法与相关技术
本技术公开了一种利用微生物发酵虾壳生产有机肥料的方法，包括利用EM菌对虾壳进行发酵，将虾壳降解，得到富含EM菌、有机钙、有机氮源以及甲壳素的有机肥。
有益效果在于：该方法操作简单，价格低廉，减少虾壳废弃物的环境污染，综合利用了虾壳资源；本技术得到的有机肥富含EM菌，有机钙，有机氮源和甲壳素等有效成分，具有较高的肥效作用和生理活性；在农业生产中应用，不仅能为农作物提供全面营养，而且肥效长，可增加和更新土壤有机质，促进微生物繁殖，改善土壤的理化性质，同时具有生理活性，提高作物产量和品质，提高作物的抗病虫害和抗逆性环境的能力。
权利要求书1.一种利用微生物发酵虾壳生产有机肥料的方法，其特征在于：包括利用EM菌对虾壳进行发酵，将虾壳降解，得到富含EM菌、有机钙、有机氮源以及甲壳素的有机肥。
2.根据权利要求1所述的一种利用微生物发酵虾壳生产有机肥料的方法，其特征在于：所述EM菌为乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌和放线菌构成的复合菌液。
3.根据权利要求1所述的一种利用微生物发酵虾壳生产有机肥料的方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：A、将虾壳粉碎后加水，制成虾壳醪液；B、向步骤A中粉碎的虾壳醪液中加入碳源；C、将步骤B中的虾壳醪液进行灭菌；D、向步骤C中灭菌后的发酵醪液中接中接种EM菌；E、保温好氧发酵；F、对步骤E中发酵液进行调配，运用KOH溶液将发酵液PH调至中性，根据发酵液中EM菌浓度和甲壳素浓度对其进行稀释调配；G、将调配好的发酵液进行喷雾干燥，得到有机肥料成品。
4.根据权利要求3所述的一种利用微生物发酵虾壳生产有机肥料的方法，其特征在于：所述步骤A中，所述虾壳醪液的虾壳含量为5-30%。
5.根据权利要求3所述的一种利用微生物发酵虾壳生产有机肥料的方法，其特征在于：所述步骤B中，加入所述虾壳醪液中的所述碳源包括葡萄糖，蔗糖或红糖。
6.根据权利要求5所述的一种利用微生物发酵虾壳生产有机肥料的方法，其特征在于：所述碳源的添加量为0.2-2%葡萄糖，0.2-2%蔗糖或0.2-2%红糖。
昆虫蛋白质提取工艺的比较研究
昆虫蛋白质提取工艺的比较研究一、本文概述随着全球人口的增长和生态环境的变化，传统蛋白质来源如动物肉类和植物蛋白的供应压力日益增大。
因此，寻找新型、可持续的蛋白质来源成为了全球科研和工业界的重要任务。
昆虫作为地球上数量最多、分布最广的生物群体，其体内含有丰富的蛋白质，且生长周期短、饲养效率高、环境适应性强，被视为一种具有巨大潜力的新型蛋白质来源。
本文旨在对昆虫蛋白质提取工艺进行比较研究，分析不同提取方法的优缺点，以期为提高昆虫蛋白质的生产效率和经济效益提供理论支持和实践指导。
本文首先介绍了昆虫蛋白质的营养价值和潜在应用前景，阐述了昆虫蛋白质提取工艺研究的必要性和紧迫性。
然后，综述了国内外在昆虫蛋白质提取工艺方面的研究进展，包括提取方法、提取效率、提取成本等方面的情况。
在此基础上，本文重点对不同昆虫蛋白质提取工艺进行了比较研究，包括物理法、化学法、生物酶法等多种方法。
通过对比分析各种方法的提取效果、操作简便性、环境影响等因素，评估了各种方法的优劣和适用范围。
本文提出了昆虫蛋白质提取工艺的未来发展方向和潜在挑战，为进一步推动昆虫蛋白质产业的发展提供了参考和借鉴。
二、昆虫蛋白质提取工艺概述昆虫作为生物多样性的重要组成部分，其体内含有丰富的蛋白质资源，具有极高的营养价值和应用潜力。
随着人们对昆虫蛋白质的认识日益加深，昆虫蛋白质提取工艺的研究也取得了显著的进展。
本章节将对几种常见的昆虫蛋白质提取工艺进行概述，包括机械破碎法、化学提取法、酶解法以及微生物发酵法等。
机械破碎法是最早应用于昆虫蛋白质提取的方法之一。
通过高速搅拌、研磨或超声波等手段，将昆虫体壁破碎，使蛋白质释放到提取液中。
这种方法操作简单，成本低廉，但提取效率较低，且易导致蛋白质变性。
化学提取法则是利用化学试剂对昆虫体壁进行处理，破坏其结构，从而提取蛋白质。
常用的化学试剂包括酸、碱、盐等。
这种方法提取效果较好，但可能引入有毒物质，影响蛋白质的安全性。
甲壳素的应用及最新研究进展
甲壳素的应用研究与展望刘淑君090524115摘要：从虾和蟹的壳中提取的甲壳素是一种非常重要的生物材料，应用范围十分广阔，在食品，医药，环保等领域有极其广泛的用途，它在制成人造皮肤, 隐形眼镜, 化妆品, 纸张、食品等方面起着其他材料所无法替代的重要作用, 尤其在整个国际社会日益重视环境的今天, 它在污水处理和用来生产可自然分解的薄膜包装材料上大有用武之地,甲壳素的研究开发已成为世人瞩目的高新科技领域和获利颇丰的新兴产业。
本文主要介绍了甲壳素的应用以及国内外研究进展。
关键词：甲壳素，壳聚糖，应用，发展前景前言甲壳素广泛存在于海洋甲壳动物外壳、软体动物内骨骼、昆虫翅膀、菌类及藻类细胞壁内。
这些虾壳原本是废弃物，几乎成为环境污染源，经过近40多年国内外学者研究，竟变废为宝，一跃成为跨世纪的引人瞩目的全球性热门科研课题，并竞相开发出一系列的甲壳素类高科技产品，应用于工业、农业、国防、化工、环保、医药、保健、美容、纺织等诸多领域。
至今，国内发表的甲壳素研究成果已超过400多项，我国甲壳素事业呈现出欣欣向荣的发达景象，一些发达国家争相投入大量资金对甲壳素进行深入研究开发。
目前甲壳素是日本政府惟一准许宣传疗效的机能性食品。
1993 年日本厚生省受理了甲壳素作为癌细胞转移抑制剂静门注射药品的申请。
1996年，甲壳素又通过了美国药品、食品管理局(FDA)及欧共体(EC)检测，核准在美国、欧洲市场销售。
甲壳素的研究开发及其商业产品已出现了全球竞争趋势，并将保持持续稳定的高速发展趋势。
1.甲壳素分子组成和分布1. 1甲壳素分子组成甲壳素又名甲壳质和壳多糖,是法国科学家布拉克诺1811 年首次从蘑菇中提取的一种类似于植物纤维的六碳糖聚合体, 被命名为Fungine( 茸素) 。
1823年法国科学家欧吉尔( Odier)在甲壳动物体外壳中也提取了这种物质, 并命名为几丁质和几丁聚糖, 是几丁胺粉的合称。
经结构分析甲壳素是自然界中唯一带正电荷的一种天然高分子聚合物, 它由几丁质与几丁糖组成, 是天然无毒性高分子, 并且具有生物可分解性, 它的构造类似于纤维素, 由1 000~ 3 000个n- 2葡萄糖胺聚合物组成, 属于直链氨基多糖。
利用微生物发酵从虾壳中提取甲壳素的方法与设计方案
本技术公开了利用微生物发酵从虾壳中提取甲壳素的方法。
本技术以虾壳为原料，洗净干燥，研磨成粉，然后加入适当浓度的葡萄糖，灭菌后首先接种枯草芽孢杆菌，然后流加适当浓度乙醇并接种醋酸杆菌继续发酵。
枯草芽孢杆菌生长产生的蛋白酶降解虾壳中的蛋白质。
醋酸杆菌则以乙醇为碳源，上述被枯草芽孢杆菌降解的虾壳蛋白为氮源，生长产生醋酸，溶解虾壳中的矿物质使其变成可溶性的钙等金属离子。
本技术公开的甲壳素制备方法将虾壳脱蛋白与脱盐两工艺过程耦合起来，合二为一，操作简单可行，脱蛋白和脱盐效果好，不仅实现了对虾壳的高值化利用，且简化了甲壳素的生产工艺，降低生产成本，减少对环境的污染。
权利要求书1.一种利用微生物发酵从虾壳中提取甲壳素的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：虾壳粉碎，得到虾壳粉；步骤S2：在虾壳粉中添加葡萄糖、酵母膏和水，搅拌均匀后灭菌，得到虾壳培养基质；步骤S3：在虾壳培养基质中接种枯草芽孢杆菌，35～38℃、160～200rpm条件下发酵48～52h，得到枯草芽孢杆菌发酵基质；步骤S4：待枯草芽孢杆菌发酵结束后，不更换培养基，直接在上述枯草芽孢杆菌发酵基质中流加浓度5％～7％的无水乙醇，搅拌均匀，得到乙醇发酵基质；步骤S5：上述枯草芽孢杆菌发酵基质流加乙醇后，不灭菌，接种醋酸杆菌，30～35℃、160～200rpm条件下发酵60～72h，得到醋酸杆菌发酵液；步骤S6：将醋酸杆菌发酵液进行固液分离，沉淀用水洗至中性，按照固液重量比1：10加入浓度10％的双氧水溶液进行脱色，室温条件下浸泡2h；步骤S7：脱色后的固体物质经过洗净烘干，得到白色固体甲壳素。
2.根据权利要求1所述的利用微生物发酵从虾壳中提取甲壳素的方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：将干燥的虾壳原料进行研磨，过60～80目筛网，得到虾壳粉。
3.根据权利要求1所述的利用微生物发酵从虾壳中提取甲壳素的方法，其特征在于：所述步骤S2中，虾壳粉、葡萄糖、酵母膏的添加量分别为水体积的4％～6％、5％～8％、0.2％～0.5％。
微生物发酵的研究进展
微生物发酵的研究进展微生物是自然界中广泛存在的一类生物。
微生物发酵是指在有机物质存在的情况下，微生物利用其代谢产物来产生能量和其他有用的化学物质。
微生物发酵在食品、饮料、医药和化工等领域都有着广泛的应用。
本文将简要介绍微生物发酵的研究进展以及其应用前景。
一、微生物发酵的研究进展微生物发酵的研究始于19世纪，最早的研究对象是啤酒酵母。
20世纪初，人们开始关注发酵产物的纯化和分析，逐渐发现了乳酸、醋酸、乙醇等多种微生物发酵产物的结构和功能。
随着分子生物学技术的不断发展，人们对微生物发酵的机理和代谢途径有了更深入的了解。
1. 发酵代谢途径的解析微生物发酵代谢途径是微生物产生有机物质和能量的过程。
通过研究代谢途径，可以了解微生物的代谢能力和调控机制，并且为生物工程领域的应用提供指导。
研究发现，某些微生物在特定条件下可以进行异养代谢，即利用无机碳源合成有机物质。
例如，工业上常用的水合氢气法发酵中，甲酸菌能利用湿式氢气来合成有机酸，从而产生乙酸和丙酸。
2. 利用基因工程改良微生物利用基因工程技术改良微生物的代谢途径，可以提高微生物的产物产量和品质，同时还能为微生物发酵的应用提供更多选择。
例如，通过改良酿酒酵母的代谢途径，可以使得酿酒酵母能够发酵出高浓度的乙醇，从而提高乙醇的产量和纯度。
二、微生物发酵的应用前景微生物发酵被广泛应用于食品、饮料、医药和化工等领域。
1. 食品和饮料的生产食品和饮料的发酵是利用微生物代谢产生有机物质的特性来生产食品和饮料。
常见的食品和饮料有酸奶、豆腐、啤酒、酒精饮料等。
食品和饮料的发酵不仅可以增加其口感和营养价值，还能抑制有害微生物的生长，延长其保质期。
2. 医药的生产微生物发酵在医药行业中也有着重要的应用。
从20世纪40年代起，人们就开始利用微生物发酵生产抗生素。
目前，通过微生物发酵可生产出多种抗生素，如青霉素、链霉素、头孢菌素等。
此外，还可以利用微生物发酵生产人类胰岛素等重要药物。
甲壳素纤维的应用与发展前景
辽宁丝绸2020年第2期〔摘要〕甲壳质及其衍生物具有天然的生物活性及良好的成膜成纤性能,已被广泛地应用到医药、纺织、食品、化工等多个领域。
介绍了甲壳素纤维的应用、性能,并简述其在纺织、食品、医疗、制药领域中的应用。
〔关键词〕甲壳素；甲壳素纤维；应用；发展前景1甲壳素纤维简介甲壳素，也叫甲壳质，壳素糖，蟹壳素，其主要成分是几丁聚糖。
甲壳素是一种天然高分子聚合物，属于氨基多糖，学名为（1.4）-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖，分子式为（C8H13NO5）n。
单体之间以β（1-4）糖苷健连接，分子量一般在106左右，理论含氮量6.9%。
甲壳素有a、β、γ三种晶型，其中a-甲壳素存在最丰富，也最稳定。
由于大分子之间极强的氢键作用，导致其一般不于水，化学性质非常稳定，因而应用有限，通常称其为几丁质。
β-甲壳素的结构是以平行链排列的，与比较分子间氢键作用力更小。
因此，表现出更好的溶解和化学活性。
2应用（1）食品添加剂。
如食品结构形状的控制，优化食品的风味，改善食品的流动性，控制粘度，增加食品中的纤维含量等。
（2）功能原辅料。
如功能性食品，包括降酸食品、减肥食品、肠内微生物群调节食品、补充微量元素食品，抑菌保鲜剂、可食性包装材料或缓释材料等。
（3）液体处理剂。
饮用水的净化，从废水中回收蛋白质，饮料及酒类的澄清，如澄清糖汁、净化糖蜜、果酒和果汁的澄清，果汁脱酸和防止醋沉淀，降低液体中的总固体含量等。
甲壳素在医疗卫生方面的用途多以衍生物的形式应用，例如脱乙酰甲壳素等。
（1）缝合线。
脱乙酰甲壳素可制成纤维做手术缝合线使用，在血清、尿、胆汁、胰液中仍保持良好的拉力。
在伤口愈合后，缝合线可自动分解被组织吸收。
（2）人造皮肤。
1986年，楼宝成等研制成功人造皮肤，并在临床应用中取得可喜成果，1987年该技术获国家发明专利。
这种人造皮肤不致敏、无刺激、无吸收中毒及占位排斥现象，而且透气性能好，还具有止血、抑痛和促进皮肤生长的作用。
发酵法生产壳聚糖的研究现状
发酵法生产壳聚糖的研究现状甲壳素(chitin)学名为聚(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧--D-葡萄糖,又名甲壳质、壳多糖、几丁质、蟹壳素、明角壳蛋白、虫膜质、不溶性甲壳质、聚乙酰氨基葡萄糖等,与纤维素相似。
甲壳素是一种重要的天然高分子化合物,其结构与纤维素相似,也是多糖化合物中最重要的一种聚氨基葡萄糖。
甲壳素因主要来源于节肢动物如虾、蟹等的甲壳而得名。
它也广泛存在于低等植物如真菌、藻类的细胞壁中[1]。
壳聚糖(Chitosan,简称CTS)学名为聚(1,4)-2-氨基-2-脱氧--D-葡萄糖,是甲壳素脱乙酰化而得到的一种生物高分子,是甲壳素的主要衍生物,又称脱乙酰几丁质、聚甲壳糖、甲壳胺、聚氨基葡糖、可溶性甲壳素、粘性甲壳素等。
甲壳素和壳聚糖是含氮的多糖类物质,也是自然界中唯一的天然碱性多糖,因此具有许多独特的生物活性。
甲壳素的溶解性能较差,只能溶于浓无机酸且同时发生降解,而不溶于水、稀酸、稀碱及一般有机溶剂,从而限制了甲壳素的应用。
通过脱乙酰化反应,使甲壳素转变为壳聚糖。
由于甲壳素分子结构的规整性受到破坏,壳聚糖分子中有大量游离氨的存在,壳聚糖的溶解性能较甲壳素有了很大的改善,化学性质也较活泼,兼具有甲壳素的天然、无毒、生物相容性好与易于降解等优点,所以壳聚糖有十分良好的经济应用价值,其应用范围比甲壳素大得多[2,3]。
目前壳聚糖的主要来源还是从虾蟹壳中用酸碱加工提取,其制备存在着许多不足之处:提取过程需耗费大量的酸碱,腐蚀性强,劳动强度大;所排出的废液中的有机质很高,废液量很大,严重污染环境;用浓碱进行反应时,甲壳质的分子易降解,使分子量变小,黏度减少而影响产品质量和使用。
由之,随着发酵技术的进步,用生物工程技术大规模生产甲壳素及壳聚糖将有可能成为大有前途的清洁生产方式。
本文介绍了目前生产壳聚糖的几种发酵方法。
2生产壳聚糖的发酵方法2.1从虾蟹壳中制备壳聚糖目前提取壳聚糖和甲壳素主要是从虾蟹壳中用酸碱加工提取,但最近有人提出使用发酵方法从虾蟹壳中提取壳聚糖和甲壳素。
一种从虾蟹壳中提取甲壳素的方法
一种从虾蟹壳中提取甲壳素的方法甲壳素是一种重要的生物高分子有机化合物，广泛存在于虾蟹等甲壳动物的外壳中。
它具有多种应用价值，可以用于制备食品、药物、化妆品等产品。
因此，开发一种高效、环保的从虾蟹壳中提取甲壳素的方法具有重要意义。
目前，常用的从虾蟹壳中提取甲壳素的方法主要有物理法、化学法和生物法等。
其中，物理法主要包括研磨法、煮沸法和超声波法等；化学法主要包括酸碱法、酶解法和溶剂法等；生物法主要包括微生物发酵法和酶法等。
这些方法各有优缺点，但都存在一定的局限性。
针对目前提取甲壳素方法存在的问题，我们提出了一种新的从虾蟹壳中提取甲壳素的方法。
该方法主要包括以下几个步骤：第一步，虾蟹壳的预处理。
将虾蟹壳进行清洗，去除杂质和污染物，然后晾干或烘干。
第二步，虾蟹壳的研磨。
将预处理后的虾蟹壳进行研磨，可以选择机械研磨或者手工研磨的方式。
研磨后得到的粉末可以更好地进行后续处理。
第三步，虾蟹壳的酶解。
将研磨后的虾蟹壳粉末与适量的酶液混合，进行酶解反应。
酶液可以选择适合甲壳素酶解的酶，如纤维素酶、蛋白酶等。
酶解反应时间和温度可以根据实际情况进行调整。
第四步，虾蟹壳的过滤。
将酶解后的混合液进行过滤，去除残渣和杂质。
可以选择不同孔径的过滤器进行过滤，以得到较纯净的甲壳素溶液。
第五步，虾蟹壳溶液的浓缩。
将过滤后得到的甲壳素溶液进行浓缩处理，可以选择蒸发浓缩或者冷冻浓缩等方式。
浓缩后得到的甲壳素溶液可以更好地用于后续的提取和应用。
第六步，虾蟹壳溶液的提取。
将浓缩后的甲壳素溶液进行提取，可以选择溶剂提取或者离子交换树脂吸附等方式。
提取后得到的甲壳素可以进一步纯化和利用。
通过以上几个步骤，我们可以从虾蟹壳中高效、环保地提取甲壳素。
与传统方法相比，该方法具有操作简单、成本低廉、产率高等优点。
同时，该方法还可以减少对环境的污染，提高资源利用效率。
总之，我们提出的这种从虾蟹壳中提取甲壳素的方法具有很大的应用前景。
它不仅可以为虾蟹加工业提供新的发展方向，还可以促进资源循环利用和环境保护。
国内从丝状真菌中提取甲壳素／壳聚糖研究状况
Ｔ ｅＩ ｔｒ ａ ｉ ａｉｎ ｏ ｈｔ ／ ｈ ｔｓｎ Ｅ ｔ ｃｅ ｅ ｒｍ ｉ ｒＦ ｎ ｕ ｈ ｎｅｎ ｌ ｔ ｔ ｆ ｉ ｎ Ｃ ｉ ａ ｘｒ ｔｄｄ ｆｏ Ｆｌ ｕ ｇ ｓ Ｓｕ ｏ Ｃ ｉ ｏ ａ ａ
手术缝合线 ， 抗菌织物等） 应用方面提供 了广阔的前
景。目前 ， 甲壳素硫 聚糖的提取 主要 以虾 、 蟹外壳 为原料 ， 也有的是以蝇蛹壳 ， 蝉为原料提取。从丝状 真菌中提取甲壳 素 聚糖 的研究近几年 内悄然兴
起 。用丝状真菌生产甲壳素 聚糖与从虾 、 蟹壳等
原 料 中提 取相 比 ， 以下 优点 … ： 有 （ ）分离 工 艺简 便 １
甲壳素是一种天然高分子化合物 ， 又叫甲壳质 、 几丁质 。把甲壳素结构中的 Ｎ一乙酰基脱去就是壳
聚糖（ 聚氨 基 一Ｄ一葡 萄糖 ） 。
（ ）原料 来 源丰 富 ２ 不 受 地点 ， 季节 的 限制 ， 而且 可 以在 远离 海 岸 的 内地 ， 区等地 区获 得 ， 山 一年 四季 均可 加 工 。
ห้องสมุดไป่ตู้
ＤＩ ＮＧ ｎ — ｑａ ， Ｈ Ｕ ｈｕ ， ｈ ｎ — ｅ Ｙｕ ｉｏ Ｃ Ｃ ｎ ＬＩＺ ｅ
（ ． ｈ ｎ ｏ ｇ Ｃ ｅ ｃｌＩｄ ｓ ｙ Ｒ ｓａｃ ｎ ｔ ｕｅ Ｊｎ ｎ ２ ０ １ ， ｈｎ ； ． ｉ ｎ Ｊ ｔｉ ｄｃ ｅ １ Ｓ ａ ｄ ｎ ｈ ｍｉ ｎ ｕｔ ｅｅ ｒｈ Ｉｓｉ ｔ ，ｉａ ５ ０ ４ Ｃ ｉ ２ Ｊｎ ｉ ａ Ｍｅ ｉｎ ａ ｒ ｔ ａ ａ ｎ ｉ Ｍａａ ｅ ｎ ｏ Ｌ Ｄ．Ｊｎｎ ２ ０ １ ， ｈｎ ） ｎ ｇ ｍｅ ｔ ． Ｔ ，ｉ ５ ０ ４ Ｃ ｉａ Ｃ ａ
甲壳素及壳聚糖最新研究进展
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总的来说 ， 传统生产方法能充分利用 水产加 工废料 ， 且生产工艺成熟 ， 但存在原料收集和保存 困难 ， 前处理麻烦 ， 需大量强酸 、 强碱 ， 对设备要求 严格 ， 环境污染大等缺点。
常用培养基中发酵培养 甲壳 素， 然后用 电解法从 中提取菌丝体 的工艺条件。文献 ［ ， １ ４５ 则分别 以 雅致放射毛霉 和犁头霉 菌发酵收获菌丝体 为原 料， 再通过后续处理获取壳聚糖 。
图 ２ 化学法生产 壳聚糖 的流程简图
化学 法 中影 响脱 乙酰度 的主要 因素有 碱 液浓 度、 反应温度 和时 间 。一 般 而 言 ， 高 碱液 浓 度 、 提
反应温度和反应时间可提高脱 乙酰度， 同时也 但 会 伴 随主链 的 降解 ， 而影 响产 品粘 度和 分子 量。 从 为此， 文献 等提出采用微波加热代替普通加热 。
壳聚糖的解聚 ［２ １］ １ ，３ 即通过化学法或 酶法 （ 图 ３将高分子量的壳聚糖 降解为分子量较低 见 ） 的产物 ， 可直接溶于水 其中化学法较难控制， 完 全水解时得到氢基葡萄糖单糖， 不易得到低聚糖。 酶法则反应条件温和 ， 水解过程 和产物分布容易 控制 ， 而且非专一性降解酶 的降解作用及 条件 优化， 近期 内酶法 生产 低聚壳 聚糖成为可能。 使
其中以酸碱交替法效果最佳， 较为省时、 省事 ， 其
流程 见 图 １ 。
圃 一 圈
一
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以微生物为原料利用发 酵技术生产 甲壳素， Ｌ２ 壳聚糖的制备 为甲壳素的制备提供 了一种新方法。文献 。先 将甲壳素进行脱 乙酰处理 即可制得壳聚糖。 后研究了用 壳素含量较高的黑曲酶为菌种 ， 在 壳聚糖脱乙酰度的大小直接影响着它的物化性质
去除甲壳素_壳聚糖中蛋白质的研究进展
2010 年 11 月
陈宇等 : 去除甲壳素 /壳聚糖中蛋白质的研究进展
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FS- 3 产生的蛋白酶对甲壳素中蛋白质进行脱除 , 产 品中蛋白质残余量最低可达 2 3 % 。 M aryam M izani 等 应用亚硫酸钠、 碱性蛋白酶、 曲拉通 - 100 结合 以 去 除 甲 壳 素 中 蛋 白 质, 蛋 白 质 残 余 量 约 为 0 87 %。 与碱法去除甲壳素中蛋白质相比 , 酶法的优点 如下: 酶法除蛋白的蛋 白质去除率高 , 一般可达 85% 左右 , 而碱法除蛋白的去除率一般只在 60% 左 右。 酶法的反应条件温和 , 不会对甲壳素的主链 结构有任何影响及改变。 酶法除蛋白质不易对环 境造成污染。酶法除蛋白与碱法除蛋白相结合 , 使 去除蛋白 质 的效 率 较单 用 碱法 除 蛋白 质 有 明显 提高。 ( 3) 微生物发酵法 微生物发酵法是近几年兴起的一种新型的除甲 壳素中蛋白质的方法。对此方法的 研究目前还较 少 , 其工业应用亦较少。 微生物发酵法除蛋白质 , 主要是通过环境友好 的真菌或细菌的发酵体系中产生的发酵物质用于去 除甲壳素中蛋白质
[ 23] [ 3]
。现有的去除大量蛋白质提取甲壳素的方
法主要有碱法、 酶法和微生物发酵法。 ( 1) 碱法 碱法是现 今最经典的去除甲壳素中蛋白质方 法
[ 16]
,效
应用仙人掌 SV反应时间等
因素, 可以提高甲壳素中蛋白质的去除率。强碱对
的蛋白酶去除甲壳素中的蛋白质, 所得产品中蛋白 [ 26] 质残余量在 6 2 % 左 右。 G H Jo 等用沙雷氏菌
蛋白质的去除效果较好 , 但有时会改变产品的化学 结构。如果碱的浓度适当 , 则既可除去蛋白质 , 又不 会改变甲壳素的分子结构和分子质量。一般认为 , 碱法去除蛋白质分为 3 步 : 第 1 步 , 去除以静电、 酯 键连接的蛋白质 ; 第 2 步, 去除以疏水相互作用等较 牢固的方式连接的蛋白质; 第 3 步, 去除难以与水或 碱液相接触的多肽。碱法纯化甲壳素时, 通常是将 原料投入氢氧化钠质量分数 1 % ~ 10 % 中反应, 温 度控制在 65~ 100 , 反应完毕后将产品洗至中性 , 烘箱干燥纯化的甲壳素。废碱液中的蛋白质还可提 [ 17] 取回收 。 A lin e Perco t 等
昆虫在生物能源开发中的应用
昆虫在生物能源开发中的应用在人类为应对能源危机和环境问题而不断寻求替代能源的同时，昆虫作为一种生物资源，正在逐渐引起人们的关注和利用。
昆虫在生物能源开发中具有独特的优势，包括能源转化高效、资源成本低廉以及环境污染少等。
本文将探讨昆虫在生物能源开发中的应用前景和潜力。
一、甲壳素在生物质能源中的应用甲壳素是昆虫体内主要存在的一种多糖类物质，其可通过一系列生物工艺转化为生物质能源。
首先，昆虫寄生在木材或农作物中的害虫，如蚕蛾、竹节虫等，可以通过化学和生物法提取甲壳素。
随后，继续采用酶法或微生物法降解甲壳素，得到可用于发酵或燃烧的生物质能源。
甲壳素生物质能源的应用前景广阔。
首先，由于甲壳素在昆虫体内广泛存在，资源非常丰富可持续，可以有效地替代传统能源来源，减少对化石燃料的依赖。
其次，甲壳素能源的生产过程相对简单、成本较低，适合在农村地区大规模推广和应用。
此外，甲壳素生物质能源的燃烧排放产生的二氧化碳较少，对环境污染较小，有助于减少温室气体排放，保护生态环境。
二、昆虫生物质废物的转化与利用昆虫在生命周期过程中会产生大量有机废物，包括粪便、死亡体和蜕皮残骸等。
这些废物可以通过昆虫的生物转化能力得到有效利用，同时也能产生生物质能源。
首先，昆虫的粪便在经过处理后可作为优质有机肥料使用，供农田施用，提高土壤肥力。
其次，昆虫的死亡体可以通过发酵或厌氧消化产生沼气，用于发电或供热。
此外，昆虫的蜕皮残骸中含有丰富的蛋白质，可用于制备动物饲料或肥料，实现资源的高效回收利用。
昆虫生物质废物的转化与利用，不仅能有效解决废物排放带来的环境问题，还能为生物能源的开发提供可再生的原材料。
通过昆虫的生物转化能力，废物能够得到高效、经济地转化为可再生能源，实现了废物利用和能源回收的双重效益。
三、昆虫油脂的生物燃料开发昆虫体内的油脂是一种高能量密度的生物质，可通过化学和生物法提取和转化为生物燃料。
昆虫油脂主要存在于种子、幼虫体内以及幼虫随后形成的蛹中，如油菜、蚕蛾等。
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· 40 ·甲壳素(Chitin)是自然界中唯一带正电荷的天然高分子聚合物，学名为(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖(C 8H 13NO 5)n。
它的来源极为广泛，主要存在于甲壳动物外壳、软体动物内骨骼、昆虫表皮、菌类及藻类等微生物的细胞壁中。
每年地球上的生物合成量约为100亿t，是产量仅次于纤维素的第二大可再生资源，也是除蛋白质外数量最大的含氮天然有机高分子。
甲壳素收稿日期：2011-08-11 *通讯作者作者简介：程倩(1986—)，女，湖北天门人，博士研究生，研究方向为食品科学。
性能独特、组织相容性良好、可生物降解，其开发应用已涉及工业、农业、国防、化工、环保、食品、医药、保健、美容、纺织等诸多领域。
目前，工业上用来生产甲壳素的主要原料是水产加工厂废弃的虾壳和蟹壳，其甲壳素的含量一般在15%~40%，蛋白质含量为20%~40%，碳酸钙含量为20%~50%。
制备甲壳素的方法主要包括脱盐、脱蛋白、脱色等３个步骤，即采用稀盐酸程 倩1，吴 薇2，籍保平1*(1.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083；2.中国农业大学工学院，北京 100083)摘要：甲壳素是含氮天然有机高分子，具有优良的生物活性、安全性和降解性，在农业、化工、环保、食品、医药等行业有着巨大的应用前景。
甲壳素制备方法主要有传统的酸碱法以及新兴的微生物发酵法。
对微生物发酵法提取甲壳素的国内外研究进行综述，并探讨了微生物发酵的问题及今后的研究方向。
关键词：甲壳素；发酵；提取；进展中图分类号：TS 201.3 文献标志码：A 文章编号：1005-9989(2012)03-0040-04Progress on the extraction of chitin by microbial fermentationCHENG Qian 1, WU Wei 2, JI bao-ping 1*(1.College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing100083; 2. College of Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083 )Abstract: Chitin is a nitrogen-containing natural organic polymer, possesses excellent biological activity, safety and degradability, and has a great prospect in agriculture, chemical industry, environmental protection, food, pharmaceutical and other industries. The traditional acid-base method and the emerging microbial fermentation are two main methods for chitin preparation. In this paper, the advance of the extraction of chitin by microbial fermentation at home and abroad was illuminated. At last, the method of fermentation was also discussed.Key words: chitin; fermentation; extraction; progress微生物发酵法提取甲壳素的国内外研究进展· 41·FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY2012年 第37卷 第3期浸泡脱去碳酸钙，稀氢氧化钠或氢氧化钾溶液进行碱煮脱去蛋白质和脂类物质，高锰酸钾或过氧化氢溶液漂白。
前两个步骤的顺序可以互换，但如果要回收蛋白质的话就需先进行脱蛋白处理。
该化学法操作简单方便、效率高，但存在一定危险性，能源和资源消耗较大；加工过程产生大量的酸碱废液，对环境污染严重，处理费用高；长时间酸碱作用下甲壳素易发生解聚、异构化、脱乙酰化等现象导致产品结构不均一；此外，蛋白质、钙、虾青素等有效成分很难回收利用。
由于化学法存在以上诸多缺陷，学者们尝试做了很多的改进。
用乙二胺四乙酸(EDTA)和柠檬酸代替盐酸作脱钙剂，得到甲壳素的品质更高，另外EDTA 还可回收，柠檬酸与钙反应生成的柠檬酸钙还可以作为补钙剂利用，降低了制备成本，又提高了产品的附加值。
随着生物技术的发展，酶法也被应用于甲壳素的提取。
Alcalase、糜蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、胰蛋白酶等大量的商业酶已见于脱蛋白的研究。
酶法虽大大降低了污染物的产生，减少了能耗，但却存在耗时长、效率低、成本高、脱蛋白不充分等不足之处。
微生物发酵法是一种从虾壳和虾头中制备甲壳素和壳聚糖崭新的思路和方法。
微生物发酵法即以虾壳和虾头等废弃物为底料，利用微生物在其生长繁殖过程中产酸去除矿物质，产蛋白酶去除蛋白质。
相比传统的酸碱法，微生物发酵法不仅反应条件温和，耗能少，而且发酵过程不会水解甲壳素，可以得到较大分子量的甲壳素产物，另外不会产生酸碱废液，对环境友好，同时可大量降低生产用水，其他副产物能被有效回收利用。
但目前此方法还处在实验室研究阶段，尚未大规模应用到工业化生产中。
以下将从国外、国内开展的研究着重介绍微生物发酵提取甲壳素的最新进展。
1 国外研究进展1.1 生物处理脱盐微生物发酵产生有机酸可以将虾、蟹等加工下脚料中的钙溶解起到脱盐的作用，乳酸菌发酵消耗葡萄糖往往能产生大量乳酸，因而常被用于发酵提取甲壳素的研究对象。
发酵产酸的速度与总量取决于接种量、碳源及其浓度、壳浓度、壳大小、温度等因素。
Jung等[1]比较了Lactobacillus paracasei KCTC-3074发酵与2 mol/L HCL、不同浓度EDTA、不同浓度乳酸等方式处理蟹壳的脱盐效果，脱盐后上述方法各自所得甲壳素残渣最低灰分含量为18.3%、0.1%、0.2%和5.0%，由此可知，发酵相对于传统化学方法而言，脱盐率(DM)要低得多。
他们又分别研究了该菌株不同接种量与糖浓度[2]、不同温度、壳浓度和大小[3]对发酵脱盐的影响，结果表明：DM与pH值呈负相关，而与总酸度呈正相关；糖浓度对微生物的生长与pH 的下降起着关键作用，接种量超过5%后影响并不显著；25~35 ℃的温度范围和0.84~35 mm的壳大小范围对DM影响甚微，壳浓度对DM有重要的影响，壳在培养基中的淹没程度决定了DM的高低；10%的接种量、10%的葡萄糖、10%的壳浓度、30 ℃发酵5 d后DM为80%。
Choorit等[4]利用响应曲面法优化Pediococcus sp. L1/2发酵虾头脱盐的最佳条件，在蔗糖浓度为50 g/L、起始pH值为7.0、发酵36 h后DM可以达到83.47%。
1.2 生物处理脱蛋白微生物发酵法脱蛋白，主要是通过环境友好的真菌或细菌的发酵体系中产生的“酵素”将蛋白质水解从而达到去除的目的。
用于研究发酵脱蛋白的菌种有Lactobacillus sp.、Bacillus sp.、Pseudomonas sp.和S.marcesce等。
微生物脱蛋白的效率比较低，脱蛋白率(DP)一般在40%~88%，主要与使用的原料和菌种、发酵类型和时间有关。
Yang等[5]比较了Bacillus subtilis Y-108、Bacillus subtilis CCRC 10029、Pseudomonas maltophilia CCRC 10737这3株菌的脱蛋白效果，结果显示Bacillus subtilis Y-108效果最好，发酵3 d，未经处理的虾壳DP为88%，盐酸处理过的虾壳DP 降至76%。
王三郎等[6]利用Bacillus sp. TKU004和S. marcescens TKU011发酵鱿鱼软骨提取β-甲壳素，3 d后DP分别达到73%和80%。
选用Pseudomonas aeruginosa K-187液态发酵虾-蟹壳粉、虾壳、虾头，7、5、5 d后DP分别达到55%、48%、61%；固态发酵虾-蟹壳粉、酸化虾-蟹壳粉、虾壳、虾头，10、10、5、5 d后DP 分别达到68%、46%、82%、81%；通过比较发现，Pseudomonas aeruginosa K-187脱蛋白活力比Pseudomonas maltophilia高。
Jo等[7]筛选Serratia marcescens FS-3发酵蟹壳，7 d后DP为84%，同时产生了47%的DM。
此外研究还表明：壳浓度影响脱蛋白率，当壳浓度在5%~10%时，全部没在培养基中，液态发酵的DP为80%；当壳浓度在· 42 ·20%~30%时，半固态或固态发酵的DP为55%。
根据前人的研究结果，微生物发酵脱蛋白的效果要优于其本身所产的酶。
1.3 生物处理脱盐脱蛋白乳杆菌在发酵过程中既能产生有机酸又能产生蛋白酶，是从生物原料中采取一次发酵提取甲壳素的理想菌种。
现有关于乳杆菌的报道较多。
Zakaria等[8]利用Lactobacillus paracasei A3在旋转卧式生物反应器中发酵螯虾废料，5 d后DM和DP分别为61.0%和77.5%。
Rao等[9]在鼓式反应器中接种10%的Lactobacillus plantarum 541、加入5%的葡萄糖，发酵1 d后，虾头的DP和DM为83%、88%，虾壳的DP和DM为66%、63%。
经过发酵所得残渣再用4%NaOH和4%HCL处理后，灰分含量都降至1%以下，符合甲壳素工业级要求(矿物质含量低于3%)[10]。
Cremades等[11]对螯虾下脚料进行浮沉处理脱去部分蛋白质后，接种Lactobacillus paracasei A3，发酵3 d后所得甲壳素中蛋白质和灰分含量分别为2.07%和1.34%。
Cira等[12]对碳源及其浓度、接种量等发酵因子进行优化，结果表明：在添加10%的蔗糖、接种5% Lactobacillus sp.strain B2的前提下，虾壳废料在固态塔式反应器中可以发酵保藏至少3个月。
2 kg规模的虾壳废料发酵6 d后达到最高DM和DP分别为85%、87.6%，此时甲壳素中含6.31%的钙和16.5%的蛋白质，该粗品经0.5 mol/L HCL和0.4 mol/L NaOH处理后，钙含量在1%以下，蛋白质含量在2%以下。