黄粉虫虫蜕中甲壳素的提取条件研究

1黄粉虫虫蜕中甲壳素的提取条件研究王丙丽1王洪亮1赵志强2宋以星3（1.河南科技学院，新乡4530032.辉县市农业局3.延津县农业局）摘要：以黄粉虫虫蜕为原料，研究了酸浸法去除灰分、碱法脱除蛋白质制备甲壳素的条件，系统分析了不同酸碱浓度处理对甲壳素中残留蛋白质含量、灰分含量的影响。结果表明：除去油脂的最佳条件为温度80℃、固液比1：10、抽提时间4小时；不同盐酸浓度处理之间甲壳素中残留灰分含量差异显著。盐酸浓度为2.5mol/L时甲壳素中残留灰分含量最低，为2.24%；不同氢氧化钠浓度处理之间甲壳素中残留蛋白质含量差异显著。氢氧化钠溶液的浓度为2.5mol/L时，甲壳素中残留蛋白质的含量最低，为4.5%。因此，2.5mol/L的盐酸和氢氧化钠为提取黄粉虫虫蜕中甲壳素的最佳条件。关键词：黄粉虫；虫蜕；甲壳素；提取条件StudyonextractedconditionsofchitininthemoultofTenebriomolitor(Linn.)WangBing-li1WangHong-liang1ZhaoZhi-qiang2SongYi-xing3（1.HenanInstituteofScienceandTechnology，Xingxiang453003,2.Theagriculturalbureauofhuixian453600,3.Theagriculturalbureauofyanjin453100)AbstractThroughremovingashwithHClandremovingproteinwithNaOH,methodofChitinextractedfromthemoultofTenebriomolitor(Linn.)wasstudied.Theresultshowedthatduringthecourseofextractingchitin,optimumconditionofremovinggreasewas80℃,1:10(ratioofsolidtoliqud),4hours(extractingtime);thereweresignificantdifference(P≤0.05)betweendifferentconcentrationtreatsofHClandNaOH.thecontentofresidueashwasthelowest(2.24%)with2.5mol/LHCl,thecontentofresidueproteinwasthelowest(4.5%)with2.5mol/LNaOH.Keywords:Tenebriomolitor(Linn.),moult,chitin,extractioncondition甲壳素又名几丁质，广泛存在于低等动物，特别是节肢动物如昆虫、甲壳动物的体壳中，同时也存在于低等动物，如菌、藻类的细胞壁中。因其分子结构中存在游离的胺基，使反应活性大大增强，这就决定了它从纺织、造纸到食品、环保医药、农业、林业、轻工业、生物工程等领域的均有广泛的应用。据估计自然界每年生物合成的几丁质多达100亿吨，是仅次于纤维素的可再生资源，也是20世纪未被充分利用的天然资源之一[1]。随着资源昆虫的开发与利用，黄粉虫的饲养规模越来越大，在给人们带来巨大效益的同时，产生了大量的、难以利用的黄粉虫虫蜕，而黄粉虫虫蜕中含有大量的甲壳素[2]，而从黄粉虫虫蜕中提取甲壳素的研究还未见报道，但这又是生产中亟待解决的问题。本文以粉碎的黄粉虫虫蜕为原料提取甲壳素，研究了不同浓度盐酸和氢氧化钠对甲壳素中残留蛋白质和灰分含量的影响,探讨甲壳素制备的最佳条件，为虫蜕的综合利用奠定基础。1材料与方法1.1试验材料2河南科技学院养虫室内饲养的黄粉虫产生的虫蜕作为试验材料。1.2试验方法1.2.1油脂的提取以石油醚为溶剂提取油脂，准确称取一定量黄粉虫虫粉，用滤纸包好，称重整个虫粉包。用索氏提取器提取若干小时，减压蒸馏回收溶剂，将接受瓶和虫粉包置于烘箱中，去除残留溶剂，称量干燥后的虫粉包，所减少的重量即为油脂的重量[3]。试验设两个温度、两个固液比共4个处理，每个处理5次重复。油脂提取率=（油脂重／虫蜕重）×100％。1.2.2甲壳素的提取粉碎的黄粉虫虫蜕过0.5mm筛→脱油脂→除盐(固液比1：30)→碱法脱除蛋白质(固液比1：50，温度80℃)→脱色→甲壳素[4]。本试验采用不同浓度盐酸和氢氧化钠四个处理。四个处理分别是1mol/L、1.5mol/L、2mol/L、2.5mol/L,分别设五个重复,求其平均值。1.2.3甲壳素中残留灰分的含量残留灰分含量的测定采用灼烧法[5]，略有改进。灰化时间为15小时，温度大于500℃。粗灰分（％）＝[（m2－m1）/(m3－m1)]×100式中m1：空坩埚重（g）；m2：灰化后（坩埚＋灰分）质量（g）；m3：（空坩埚＋样品）质量（g）。1.2.4甲壳素中残留蛋白质的含量残留蛋白质含量的测定采用半微量开氏法[6]，略有改进。用Se粉做催化剂，预热200℃半小时，再升温350℃或360℃；定容时每处理容量瓶用5ml样品。蛋白质（％）＝（V－V0）×c×0.014×ts×F×100/m式中V：样品消耗盐酸标准液体积(ml)；V0：滴定空白时所用盐酸标准液体积(ml)；c：酸标准溶液的浓度；ts：分取倍数，本试验中为100/10；m：样品质量（g）；F：蛋白质系数。2结果与分析2.1油脂提取条件的比较表1：不同条件下虫蜕油脂提取率的比较不同等级石油醚固液比抽提时间虫蜕油脂提率60℃-90℃1:1044.55a60℃-90℃1:544.16a30℃-60℃1:1043.26b30℃-60℃1:543.12b由表1可知，不同提取条件之间存在着显著差异。用60-90℃等级的石油醚作溶剂、固液比1:10、抽提时间4小时的抽提油脂的效果最好，虫蜕油脂提率为4.55％。而用30-60℃等3级的石油醚作溶剂，固液比1:5、抽提时间4小时的抽提油脂效果较差，虫蜕油脂提率为3.12%，其他提取条件的虫蜕油脂提率介于两者之间。因此，在生产中提取黄粉虫甲壳素时，除去油脂的条件应为温度80℃、固液比1：10、抽提时间4小时。2.2不同盐酸浓度处理对甲壳素中残留灰分的影响由表2可知，盐酸浓度越高，甲壳素中残留灰分含量越低。不同浓度处理之间差异达到了显著水平。盐酸浓度由1mol／L增大到2.5mol／L，灰分含量下降。盐酸浓度为1mol／L时，甲壳素中灰分残留量高达为3.61%；而当盐酸浓度达到2.5mol／L时，甲壳素中灰分残留量仅为2.24%。试验表明，再加大盐酸的浓度会使甲壳素降解，导致甲壳素抽提产率降低，生产成本提高，所以盐酸的适宜浓度应为2.5mol／L。表2:不同盐酸浓度处理下甲壳素中残留灰分含量的测定盐酸浓度mol／Lm1（g）m3（g）m2（g）粗灰分（%）128.30728.611328.3183.61a1.532.308832.552632.3173.36a230.829631.068730.83733.36a2.527.360827.58427.36582.24b注：表中数值均为五次重复数据的平均值。2.3不同NaOH浓度处理对甲壳素中残留蛋白质的影响由表3可知，氢氧化钠浓度越高，蛋白质残留含量越低。不同浓度处理之间差异达到了显著水平。氢氧化钠浓度由1mol／L增大到2.5mol／L，蛋白质含量下降。氢氧化钠浓度为1mol／L时，甲壳素中蛋白质残留量高达为18.02%；而当氢氧化钠浓度达到2.5mol／L时，甲壳素中蛋白质残留量仅为4.5%。因此，氢氧化钠的适宜浓度确定为2.5mol／L。表3:不同NaOH浓度处理下甲壳素中残留蛋白质含量测定氢氧化钠浓度mol／L样品消耗盐酸标准液体积V(ml)甲壳素质量(g)残留蛋白质含量(%)11.20.30318.02a1.50.70.244313.04ab20.30.22995.94c2.50.20.20214.5c注：表中数值均为五次重复数据的平均值。3讨论尽管黄粉虫大规模养殖的实现可获得性质稳定的虫蜕，并且虫蜕中的甲壳素的碳酸盐含量低、色素少，质量优于虾蟹壳中甲壳素，但是黄粉虫甲壳素提取中也面临如何除去虫蜕中杂质的难题。虫蜕轻，里面有麸皮，不易捡出来，在加工过程中会导致产品品质不良。寻找4合适的去除杂质的方法，是生产高品质甲壳素和壳聚糖的关键技术之一。因此，在今后的研究中，在选用有效筛洗基础上，还需要改进方法，使杂物尽可能除尽。对黄粉虫甲壳素的应用有待于进一步的研究，如壳聚糖及各种衍生物的制备和生物特性的研究，为黄粉虫虫蜕、蛹壳、成虫在食品、医药中的应用提供理论依据。参考文献[1]康卓，董哲.甲壳素开发应用的新进展[J].辽宁化工，2001，30(5)：208-211.[2]刘玉升，王付彬，崔俊霞，等.黄粉虫资源研究利用现状与进展[J].环境昆虫学报，2010，32(1):106-114.[3]陈艳，黄丽娟.浸提法提取虾油脂的最佳条件组合[J].湖北农业科学，2009，48(1)：181-183.[4]谢宇，胡金刚，魏娅，等.基尾虾虾壳中提取甲壳素工艺研究[J].河南工业大学学报(自然科学版)，2009，30(1)：37-41.[5]何询，魏晓惠，郭浩,等.马弗炉程序控温测定茶叶灰分含量[J].福建茶叶，2008，(3)：34.[6]朱运权，温坚.复合肥料检测中用凯氏半微量定氮法代替全量定氮法的研究[J].现代农业科技，2008(22）：167-168.基金项目：2009GGJS-153，河南省高校青年骨干教师资助项目。作者简介：王丙丽（1970-），女，河南辉县人，实验师。通讯作者：王洪亮，博士，副教授，E-mail:[e-mail].广东农业科学020-38319942