甲壳素的微生物法制备及发酵液的利用研究

• Main Author: 周忆
• Other Authors: 邢荣娥
• Format: Other/Unknown Material
• Language: Chinese
• Published: 2024
• Subjects: 甲壳素，微生物法，虾壳，蟹壳，发酵液活性成分; Chionoecetes opilio
• Online Access: http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/185229

甲壳素 经过脱乙酰、降解等处理可得到壳聚糖及壳寡糖，具有抑菌、抗氧化、可生物降解及生物相容等多种生物活性，目前已广泛应用于食品、农业、生物医药等领域。作为壳聚糖等衍生物的源头材料，甲壳素的获取具有巨大的研究意义与价值。海洋甲壳类生物的外壳中富含甲壳素，以虾蟹壳为主的加工副产物多以废弃物的形式被倾倒或填埋，存在严重的环境污染与资源浪费。目前甲壳素的产业化提取方法为强酸强碱法，生产过程中不仅会产生大量废水，所得甲壳素也存在结构降解及均一性差等问题，因此，如何以绿色环保的方法高效获取甲壳素具有重要的研究意义。微生物法作为一种绿色提取方式，已经被证明可去除虾蟹壳等来源中的碳酸钙及蛋白质，获得结构破坏较小的甲壳素，同时得到富含多种活性物质的发酵液，可二次加工利用。目前大多数研究局限于从虾壳中提取甲壳素，因碳酸钙或蛋白质的脱除效率较低一直未实现规模化应用，且从蟹壳中提取甲壳素的相关研究较少，有关于微生物法的提取效果及产物性质的研究较为匮乏。 本研究采用微生物法， 利用筛选得到的脱钙菌株植物乳杆菌（ Lactiplantibacillus plantarum ） 和脱蛋白菌株铜绿假单胞菌（ Pseudomonas aeruginosa ）， 分别从虾壳及蟹壳中制备得到了纯度较高的甲壳素，并进一步探究了发酵液的活性成分及性质，以期为甲壳素的绿色制备提供参考。主要结果如下： 1. 分别以虾（ Litopenaeus vannamei ）壳和蟹（ Chionoecetes opilio ）壳作为发酵底物，优化筛选得到的植物乳杆菌（ L. plantarum , LA01 ）及铜绿假单胞菌（ P. aeruginosa , PS01 ）的发酵条件，采用先接种 PS01 再接种 LA01 的发酵顺序可获得纯度较高的甲壳素，过程中仅在 LA01 发酵时添加葡萄糖，而未添加酵母粉等其他额外营养物质。发酵结果显示，虾壳甲壳素的脱钙率及脱蛋白率分别为 96.92 ± 0.07% 及 78.46 ± 1.29% ，蟹壳甲壳素的脱钙率和脱蛋白率分别为 97.55 ± 0.15% 及 73.49 ± 0.25% 。傅里叶变换红外光谱、 X- 射线衍射、扫描电镜及热重分析结果表明，采用微生物法所得的甲壳素表现出与商用甲壳素相似的结构及性质，说明所获得的微生物在发酵过程中的底物适用性较好。 2. 对发酵液的成分及活性进行分析，结果表明：发酵液含有以乳酸为主的有机酸、氨基酸、总酚等多种活性物质， LA01 发酵液中含有胞外多糖，其抗氧化活性显著高于 PS01 发酵液，并表现出 普遍高于目前研究的抗氧化活性 ，说明该菌株发酵液具有较高的应用潜力。 PS01 发酵液的抑菌效果优于 LA01 发酵液，具有明显的抑制金黄色葡萄球菌（革兰氏阳性菌）活性，在发酵过程中可抑制杂菌的生长，维护发酵环境。