海参加工液中有效成分的盐析萃取

论文摘要

由于海参离开海水易自溶,90%以上的海参需经蒸煮加工后保藏,会产生大量的海参加工液。海参加工液中含有与海参自身几乎相同的化学组成,如海参多糖、蛋白、油脂、皂苷等；加工液中的海参蛋白和多糖大都是可溶性的,更容易被人体吸收消化。如果这些有效成分被充分地开发利用,全国的海参加工液将产生近100亿元/年的经济效益。目前,海参加工液几乎全部作为废液排放,不仅造成环境污染,而且经济损失巨大。因此为提高海参的附加值,减少环境污染,本文针对海参加工液中的多糖、蛋白、油脂及皂苷等有效成分做了如下研究。首先,以海参加工液及浓缩液为例,考察了不同亲水性有机溶剂/无机盐双水相组成的盐析萃取体系对海参有效成分的萃取能力。结果显示,乙醇/碳酸钠和叔丁醇/硫酸铵体系对海参蛋白和多糖有较好的萃取效果。乙醇/碳酸钠体系的最佳工艺条件为：乙醇16%(w/w)/碳酸钠12%(w/w)/海参加工液72%(w/w),温度37℃,此时蛋白和多糖回收率分别为96.9%和90.6%；叔丁醇/硫酸铵体系的最佳工艺条件为：硫酸铵30%(w/v)/海参加工液与叔丁醇比为1：1.5(v/v)、室温,此时蛋白和多糖回收率最高分别为99.6%和92.1%。因此利用盐析萃取技术可有效地将海参加工液中的蛋白和多糖进行粗分离。同时,考察了乙醇/碳酸钠体系对金属离子的去除情况,结果显示该体系可有效降低重金属含量。汞、铅和砷离子经此体系处理后的残留率均为0,镉离子经此体系处理后的残留率为13.8%。其次,对正己烷/乙醇/碳酸钠组成的三液相盐析萃取体系同时萃取海参加工液中的油脂、皂苷、蛋白和多糖等多种有效成分进行了研究,考察了不同乙醇/碳酸钠体系、正己烷浓度和温度对分离效果的影响。结果表明,当体系为28%(w/w)正己烷/16%(w/w)乙醇/12%(w/w)碳酸钠,温度37℃时,86.9%的海参油脂分配在上相,82.9%皂苷及少量可溶性蛋白和多糖分配在中相,92.9%蛋白和93.2%多糖分配于中、下相界面,以固相形式存在,同时汞、铅、砷和镉等重金属离子被富集在下相。将体系逐级放大到40 mL、3 L、20 L和30L时,结果显示体系从20 mL放大到30L后多糖回收率降低1%,蛋白回收率降低2.8%,油脂萃取率降低1%,因此放大效应不明显。同时考察了对各成相物质的回收及循环利用情况,结果表明上相中正己烷的回收率为90%,醇相中乙醇的回收率为80%,下相中盐的回收率为72%。利用所回收的物质进行循环萃取,循环萃取1次蛋白回收率较纯溶剂和盐组成的体系降低1.9%,油脂得率降低5.4%,仍能达到分离要求。综上所述,盐析萃取体系可以同时提取与分离海参加工液中的多种有效成分、具有操作简便、条件温和、成本低廉、易于放大,并有效降低重金属的作用。最后,基于实验参数,对海参加工液中有效成分盐析萃取技术进行工艺及设备的设计与经济估算。整个设计内容分为三部分,第一部分主要是原辅料储罐的设计；第二部分为萃取器及体系各相储罐的设计；第三部分是旋蒸仪、蒸发器、盐洗涤器等各部分分离设备及各相产品储备设备的设计。对整个工艺流程进行经济估算,结果显示,从构成要素来看,原辅材料和销售成本是生产成本的决定性因素,两者共占总成本的77.8%敏感性分析表明,销售费用对生产成本的变化最为敏感,其次是正己烷价格,最后是乙醇的价格。因此,可以考虑通过提高盐和溶剂的回收率,降低销售成本来降低生产总成本,提高经济效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 海参加工液概述
• 1.1.1 海参加工液中的有效成分
• 1.1.2 各种有效成分的生物活性及应用价值
• 1.2 海参加工液回收利用的研究现状
• 1.3 盐析萃取技术
• 1.3.1 双水相萃取
• 1.3.2 三液相萃取
• 1.4 本课题的研究内容、方案与意义
• 1.4.1 本课题的研究内容
• 1.4.2 本课题的研究方案
• 2 双水相萃取海参加工液中的有效成分
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料与方法
• 2.2.1 实验材料与仪器
• 2.2.2 分析方法
• 2.2.3 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 海参加工液干粉中总蛋白、多糖、皂苷量的测定
• 2.3.2 双水相萃取体系的筛选
• 2.3.3 双相体系优化
• 2.3.4 醇/碳酸钠双水相体系放大
• 2.4 本章小结
• 3 三液相萃取海参加工液中的有效成分及成相组分回收利用
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料与方法
• 3.2.1 实验仪器与试剂
• 3.2.2 分析方法
• 3.2.3 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 三液相萃取体系优化及放大
• 3.3.2 成相组分的回收
• 3.3.3 回收溶剂及盐的再利用
• 3.4 本章小结
• 4 盐析萃取海参加工液的工艺、设备设计及成本估算
• 4.1 引言
• 4.2 工艺、设备设计
• 4.2.1 盐析萃取的工艺流程及主要工艺参数
• 4.2.2 盐析萃取的设备设计
• 4.3 投资估算
• 4.4 本章小结
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢