已婚男女从虾壳中制备虾青素

2021年2月24日发(作者：丁炜)

从虾壳中制备虾青素

第一章

原材料的选择

前言

虾青素
（
Astaxanthin
）
，
即

3,3’
-
二羟基

-
4,4’
-
二酮基
-
β
,
β
’
-
胡萝卜素，
分子
式 为
C
40
H
52
O
4
，
相对分子质量为< br>596
，
其结构式如下
(
其中
R= CH
3
)
。
呈鲜红色，
在水生动物、鸟类羽毛及植物叶、花、果中广泛存在，具有极强的抗氧 化、抗癌
变、

增强免疫作用的功能。


一

虾青素的生理功能

虾青素可淬灭单线态氧，
清除自由基，
阻止脂质 过氧化，
保护机体免受伤害
,
预防癌症发生，
还能促进人体免疫球蛋白的产 生，
具有更高的免疫调节活性。
研
究表明，虾青素具有抗氧化活性的类胡萝卜素
,
虾青素的抗氧化性比
β
-
胡萝卜素
高约
10
倍 ，比维生素
E
高约
500
倍。虾青素已被认为是“超级维生素
E”
。体
外细胞培养试验研究虾青素对鼠免疫活性细胞的繁殖及功能的影响，
结果显 示虾
青素比裸藻酮和
β
-
胡萝卜素具有更高的免疫调节活性。最新研究表明， 虾青素
具有比
β
-
胡萝卜素更强的抑制癌变的能力。

二

虾青素的商业开发

由于动物本身不能够合成虾青素，
而且绝大部分动物也不能把其他类胡萝卜
素转化成虾青素，
因此必须从食物中摄取虾青素。目前虾青素已经在美国被批准
为食品添加剂，
并且在三文鱼的养殖中得到了很好的应用。< br>现在市场上虾青素的
售价很高，单价达
2000-2500
美元每公斤（虾青素 含量
3%
）
，而虾青素软胶囊
每瓶
140
元，每瓶虾青素总 量为
360mg
。在
2000
年，虾青素的市场容量估计
就已经达到 了每年
2
亿美元。
因此进一步研究虾青素对人体的作用，
开发相关的
保健品和保健化妆品，则可以扩大天然虾青素的应用范围和市场。

三

虾青素的来源

1


虾青素主要有两种生产方式，即化学合成和天然提取。

一）化学合成
虾青素化学合成法要经过多步化学和生物催化反应才能完成，
其化学合成的
前体物质为（< br>S-3-
乙酸基
-4-
氧代
-
β
-
紫罗酮， 它是不同的微生物对（
R
）萜烯醇
醋酸盐不对称水解，
经过萃取，
反 流分布及重结晶等技术处理而得到产物。
人工
合成的虾青素大多为顺式结构，
而生物体 合成的虾青素大多为反式结构。
动物体
对人工合成的虾青素吸收能力较弱，
而且人工合 成的虾青素的着色能力和生物效
价远比天然虾青素低。
因而目前的虾青素生产主要是从单胞藻、
酵母和水产品废
弃物中提取天然虾青素。

二）天然虾青素的生产

1
利用藻类生产虾青素

目前报道可生产虾青素的微藻有雨生红球藻（
Haematococcus pluvialis
）
、
湖泊红球藻（
Haematococcus lacustris
）和湖泊红球藻（
Chlorococcum sp.
）
。
雨生红球藻中虾青素含量可达
10-40mg/g
，
是自然界中天然虾青素 含量最高的生
物。
利用大规模养殖红球藻生产虾青素是目前天然虾青素工业化生产的一条重要< br>途径。但是藻类的自养周期长，需要光照，生产场所在一定程度上受到限制，并
且藻类破壁释放虾 青素困难，因此进行大规模生产比较困难。

2
利用发夫酵母生产虾青素

已知能生产虾青素的微生物有乳酸分支杆菌（
Mycobacterium
lact icola
）
、
短
杆
菌
103
（
Brev ibacterium
）
，
以
及
真
菌
担
子
纲
的
发
夫
酵
母
属
（
Phaffi a
rhodozyma
）
。其中乳酸分支杆菌只能在烃类培养基上而不能在营养琼脂 上产生
虾青素，
而短杆菌
103
要在石油上生长，
发酵结束时虾青素 产量不足
0.03mg/g
，
因此，两者实际应用的意义均不大。酵母作为色素开发源 具有许多有利的条件，
如不需光照，可异养代谢，生长快、可高密度培养等，用廉价的纤维素酶水解产< br>物培养的红发夫酵母中虾青素含量也可达到
720-1080
μ
g/g
，
但相对于红球藻来
说，酵母中虾青素的含量仍太低。

3
从水产品废弃物中提取虾青素

在自然界中，虾青素主要以酯的形式大量存在于软体动 物
(
如虾及蟹
)
的壳
内，
虽然含量低，
甲壳中的灰 分和甲壳质也限制了虾青素的提取，
但由于目前还
2


没有找到更好的方法。
目前，
挪威等国家采用的青贮技术的回收率较高

( 180
μ

g/g
废弃物
) ,
且纯度 也较其他处理方法高。
国内外的虾蟹加工业每年有
1000
万
吨的甲壳类废弃 物，资源丰富。

目前，
主要是从甲壳类水产品的废弃物中提取虾青素。
全世 界每年有几百万
吨的虾壳作为甲壳质生产的原料，
工业上用酸碱交替法制备甲壳质后会产生大量
的含有虾青素和蛋白质的酸碱废水，
对环境造成了污染。
如果能在生产甲壳质的
同时又能提取出虾青素和蛋白质，
不仅可以使企业获得更大的经济利益，
而且有
利于 提高甲壳质的质量，减少废水的色度，对废水治理具有积极的作用。

四

水产废弃物来源

长江三角洲等地的人喜欢吃龙虾
(
本文所指的龙虾 学名克氏原赘虾，俗称淡
水小龙虾
)
。每只小龙虾的可食比率为
20%
一
30%
，还有
70%
一
80%
的部分
(
主
要为虾头和虾壳
)
被废弃。而在这些被废弃掉的虾壳和虾头里，蕴藏着巨大的经< br>济价值。如果能对废弃的虾头、虾壳形成产业化、规模化的深加工和综合利用，
其衍生的高附加值 产品有近
100
项，转化增值的直接效益将逾
1000
亿元。
目前，虾蟹壳大多被当作废物丢弃，既污染环境，又造成浪费。若能抓住这
个商机，变废为宝，会得 到巨大收获，前景非常好。

目前，龙虾壳收购有很大的市场空间，被收购的只占
1/ 5
，很多餐馆和家庭
都把龙虾壳当垃圾倒掉。南京人每年要消费掉
1000
一
2000
吨龙虾。
800
吨螃
蟹，扔掉龙虾蟹壳
1500< br>吨
;
合肥人
l
年消费龙虾
4.2
万一
5.4
万吨，扔掉龙虾壳
2
万吨以上。

第二章

提取实验方案设计

一

碱液提取法

甲壳加工下 脚料中的虾青素是以结合蛋白的形式存在的。
当用酸溶解甲壳上
的
CaCO3
后，再用碱法
(NaOH
＋
Na
2
CO
3
)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。
Mikalsen
的专
利中最早报道了这种方法：
将虾壳等置于沸 碱液中使虾青素溶出，
然后加酸沉淀
或冷却将虾青素分离出来。丁纯梅等先将龙虾壳用
1 mol/L HCl
浸泡
24 h
，后用
2mol/LNaOH
回流
10h
，过滤后滤液用酸调
pH
至
2
，析出沉淀，然后再过滤，沉
淀物即为富含虾青素的提取物。

3