蛋殼殼膜分離技術的研究

李逢振

（湖南環境生物職業技術學院生物工程學院，湖南衡陽 421005）

蛋殼是禽蛋的重要組成部分，從外向內主要分為石灰質真殼和殼下膜2 個部分，真殼部分的主要成分為CaCO3，是一種天然優質的綠色鈣源，將其適當處理后可轉化制得乳酸鈣、葡萄糖酸鈣、乙酸鈣等生物有機鈣產品，可用作醫用鈣強化劑和食品添加劑；殼下膜主要由蛋白膜和蛋殼內膜組成，是位于蛋殼與蛋清之間的纖維狀薄膜。殼下膜中含有N -乙酰氨基葡萄糖半乳糖、葡萄糖醛酸、透明質酸、硫酸軟骨素、氨基酸等可溶性高分子化合物，可以廣泛應用于醫藥和護膚用品。研究表明，殼下膜還可用作生物吸附劑[1]、酶生物傳感器固定化膜[2]、生物礦化調控基質[3]、新型藥物控釋及醫用包扎材料[4]等。當前，我國上海、北京、深圳等地已開始實行垃圾分類處理，如果能將屬于濕垃圾的蛋殼進行資源化利用，對其殼膜進行有效分離，使其物盡所用，不僅可以消除廢棄蛋殼對環境造成的污染，而且可以充分挖掘蛋殼這種天然無毒生物組織中潛藏的利用價值，從而達到保護人類賴以生存的生態環境的目的。

1 蛋殼殼膜分離方法

目前，國內對蛋殼進行殼膜分離主要是將收集的蛋殼經過清洗、干燥、粉碎處理后，分別采用物理法、化學法[5]或生物酶法對其進行處理，使蛋殼膜和真殼發生脫離，再進行分類回收，從而達到殼膜分離的目的。

1.1 物理法

由于蛋殼的石灰質真殼和殼下膜具有不同質量比例和機械強度，可以將其粉碎后加入水中，通過攪拌使殼膜發生分離，然后靜置分層，干燥后分別獲取蛋殼粉和蛋膜粉，這就是物理法殼膜分離。李濤等人[6]研究了水對雞蛋殼與蛋膜分離的影響，并分別以蛋殼收率和蛋膜收率為指標摸索出了最佳分離條件，取得較好的殼膜分離效果。王瑞環等人[7]將蛋殼粉碎后過80 目分樣篩，再利用水對蛋殼細粉進行浮選分離，最終蛋膜得率達到2.20%，回收的蛋膜粉中鈣殘留率為3.30%。遲媛等人[8]設計制造了一種機械攪拌式雞蛋殼膜分離裝置，通過試驗研究發現以膜回收率最大化為指標時，得到了該種殼膜分離裝置在攪拌轉速168 200 r/min，攪拌時間8.515 min，料液比1∶120，溫度20 ℃時的膜回收率可達68%以上。采用物理法進行殼膜分離具有條件簡單、污染小等優點，但膜回收率不高，且回收的蛋膜中還殘留了部分蛋殼，對其后續的利用造成影響。

1.2 化學法

通過掃描電鏡可以發現，蛋殼膜與真殼的連接主要是因為真殼部分最內層的乳頭層上的乳頭核心與蛋殼膜纖維連接并嵌于蛋殼膜纖維網中，只要破壞了二者的連接關系就能使蛋殼殼膜發生有效分離?；瘜W法殼膜分離就是利用化學試劑作用于乳頭層中的碳酸鈣，使其發生溶解，破壞乳頭核心與蛋殼膜纖維的連接，從而達到殼膜分離的目的。仝其根等人[9]采用酸浸法進行殼膜分離，取得了較好的效果，研究發現將20 mL 濃鹽酸加入300 mL 水和100 g 蛋殼的混合體中，經過充分攪拌、浸泡30 min，干燥后殼與膜的收率分別可達到85.1%和92.6%。徐紅華等人[10]系統研究了乳酸、鹽酸、醋酸、檸檬酸、氫氧化鈉和碳酸氫鈉等6 種化學試劑的殼膜分離效果，最終確定選擇醋酸作為殼膜分離劑可以達到較理想的殼膜分離效果。聶珍媛等人[11]將蛋殼置于水中，通過機械碾壓、篩選進行初分，再采用稀酸處理，使黏附在初分后蛋殼膜上的少量石灰殼溶解分離。采用該方法得到蛋殼膜回收率可達79.0%，蛋膜中鈣殘存量小于0.29%；石灰殼回收率達93%，石灰殼中膜殘存量小于0.48%。王巖等人[12]采用鹽酸溶液作為殼膜分離劑對雞蛋殼膜進行分離，并引入響應面分析方法對分離工藝條件進行優化，通過建立回歸模型分析顯示鹽酸濃度對蛋殼回收率的影響最大。蘇彥文等人[13]研究了強酸、弱酸、中性和強堿等化學試劑對殼膜分離提取效果的影響，結果表明采用鹽酸濕式機械粉碎鮮蛋殼的方法最適宜高效、快速、分離、提取殼下膜。采用化學法進行殼膜分離大大提高了蛋膜的回收率，降低了回收蛋膜中蛋殼的殘留量，但添加的化學試劑不僅增加了分離成本，反應產生的殘液還會對生態環境造成污染。

1.3 生物酶法

蛋殼殼下膜中主要成分中90%為蛋白質，此外還含有少量的脂類、碳水化合物和無機物。因此，可以利用各種生物蛋白酶對殼下膜進行生物酶解，使殼下膜與真殼相連的糖蛋白微細纖維發生水解，降低它們之間的結合力[14-15]，從而達到殼膜分離的目的。趙玉紅等人[16]采用酶法從雞蛋殼膜中提取透明質酸，研究了各因素對透明質酸提取量影響，確定了胰蛋白酶提取透明質酸的最佳工藝條件。李逢振[17]選用了堿性蛋白酶和木瓜蛋白酶進行酶法殼膜分離，并與物理法、化學法進行了對比分析。結果表明，使用等量的蛋殼原料進行殼膜分離，酶法回收的蛋膜量最多。汪寶歡等人[18]專門針對蛋膜蛋白酶法改性后溶解性能的變化進行了試驗研究，并分析水解物的其他功能特性。胡徐登等人[19]采用雙酶水解的方法對鴨蛋內膜進行水解，并從中提取黏多糖，取得了較好的試驗效果。牛明福等人[20]用蛋白酶對雞蛋殼內膜進行酶解，并對酶解液的抑菌效果進行了測定，通過響應面法進一步優化了酶解工藝條件。由此可見，采用生物酶法進行殼膜分離是完全可行的，選用不同蛋白酶對蛋殼殼膜進行酶解分離，還可以根據酶解液中所含的物質進行回收利用，充分挖掘了殼下膜的利用價值，但是生物酶法對試驗反應條件要求高，且各種蛋白酶的價格普遍比較高，從而增加了殼膜分離的生產成本。

2 結語

對蛋殼殼膜進行有效分離，有利于對蛋殼真殼和殼下膜進行分類利用，兩者轉化生產的生物有機鈣、硫酸軟骨素、抗氧化多肽等產品具有成本低、價值高、應用前景廣闊等優點。有利于充分挖掘蛋殼中潛在的利用價值，使其變廢為寶，減少對生態環境的污染。綜上所述，物理法、化學法和生物酶法均能對蛋殼殼膜進行有效的分離，但各自都存在一些優點和不足之處。因此，需要進一步開拓思路，深入研究創新殼膜分離方法，提高殼膜分離效果。