【摘 要】
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南美白对虾在加工和消费过程中形成了大量的虾壳废弃物。虾壳作为优质的生物质资源,含有丰富的钙、蛋白质和甲壳素。目前对虾壳的深加工和综合利用主要集中在甲壳素的提取,导致钙和蛋白质资源的浪费,同时传统的酸碱提取法导致成本和环境问题日益突出。因此,针对虾壳主要组分的清洁提取和综合利用具有重要意义。本论文以南美白对虾壳为研究对象,提供一种绿色工艺分离虾壳中的主要组分并进行高值化转化。采用柠檬酸脱除虾壳矿物质
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南美白对虾在加工和消费过程中形成了大量的虾壳废弃物。虾壳作为优质的生物质资源,含有丰富的钙、蛋白质和甲壳素。目前对虾壳的深加工和综合利用主要集中在甲壳素的提取,导致钙和蛋白质资源的浪费,同时传统的酸碱提取法导致成本和环境问题日益突出。因此,针对虾壳主要组分的清洁提取和综合利用具有重要意义。本论文以南美白对虾壳为研究对象,提供一种绿色工艺分离虾壳中的主要组分并进行高值化转化。采用柠檬酸脱除虾壳矿物质,通过单因素实验确定工艺条件为:液固比25 m L/g、柠檬酸浓度8%、脱钙温度25°C、脱钙时间1 h,在此条件下脱钙虾壳灰分为0.87%,与传统的盐酸脱除率相当,表明柠檬酸能够有效脱除虾壳中的钙盐等矿物质。通过醇沉法和水热法回收脱钙上清液中的柠檬酸钙,发现随着乙醇加入量增加,析出的柠檬酸钙形貌从微球状逐渐变成不规则块状;在加热条件下形成纤维状柠檬酸钙,随着加热温度升高,其长径比明显减小。以脱钙虾壳粉为原料,分别采用温和的酶解法和甘油/低浓度Na OH法脱除蛋白质。单因素实验得到碱性蛋白酶脱蛋白工艺为:加酶量5000 U/g、反应初始p H值9.5、酶解时间4 h、酶解温度40°C,此时质量损失率为47.83%。采用甘油/低浓度Na OH脱蛋白的工艺条件为:Na OH浓度0.5%,甘油/Na OH体积比8:2、液固比10 m L/g、反应温度120°C、反应时间0.5 h,此时质量损失率为54.78%。以酶解工艺回收虾壳蛋白质,通过美拉德反应对其进行改性,优选核糖（Ribose）、果糖（Fructose）、氨基葡萄糖（Glc N）和壳寡糖（COS）为还原糖进行美拉德反应,以DPPH自由基清除率为评价指标,通过单因素实验得到的制备条件为:加热温度90°C,反应p H值为7.0,反应时间为8 h,还原糖浓度为3%。进一步探究美拉德反应产物（MRPs）的体外抗氧化活性,结果表明,Glc N-MPRs和Ribose-MRPs表现出较强的DPPH、ABTS和羟基自由基清除能力,而COS-MRPs具有较好的还原能力。此外,美拉德反应产物对双氧水诱导的HK-2细胞氧化损伤具有显著的保护作用,明显降低了细胞内的活性氧水平。利用甘油/Na OH法对脱钙虾壳和脱钙-酶水解虾壳进一步处理,发现精制的甲壳素中蛋白质和碳酸钙基本被清除,且表现出与商品甲壳素、传统酸碱法提取的甲壳素相当的纯度和结晶度、相似表面形貌和α-甲壳素结构。综上,本研究实现了南美白对虾壳主要组分的清洁拆分与高效利用,为提高虾壳废弃物附加值、改善生态环境提供了新途径。
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