利用微生物共發酵法自蟹殼廢棄物中萃取幾丁質

幾丁質(chitin)是世界含量次高之天然聚合物，係以N-乙醯葡萄糖胺(N-acetyl- D-glucosamine)為單元體的鏈狀多醣聚合物，幾丁聚醣(chitosan)則是幾丁質經去乙醯基反應後所得之部分或完全去乙醯基的產物。幾丁質和幾丁聚醣及其衍生物的用途十分廣泛，食品加工、保健食品、醫藥用品、紡織、生物技術及廢水處理等皆為其應用範圍。

目前大量生產幾丁質的方法，大多是以蝦或蟹殼為原料，利用高溫的酸液及鹼液加工處理而得，然而加工過程中的高溫需耗費能量，而高濃度鹼液更是增加廢水處理的困擾，最重要的是處理過程可能造成幾丁聚合物的降解，使得其生理功能的品質不一致。因此，利用微生物的生化法處理製程於1990年代即開始有文獻發表，利用乳酸菌發酵所得之大量有機酸以進行去礦物質作用，以蛋白酶生產菌，如Pseudomonas屬或Bacillus subtilis以進行去蛋白作用，以往上述兩種生化製程皆是分開論述，亦即是兩步驟的製程方法研究，本文所介紹是首次將乳酸菌和蛋白酶生產菌進行共發酵，以達到單一步驟生化製程以萃取得粗製幾丁質之研究。

Jung等人以紅蟹 (Chionoecetes japonicus) 蟹腳殼作為原料，經清洗、截切處理，另外添加10%的葡萄醣液作為發酵基質；乳酸菌採用Lactobacillus paracasei subsp. tolerans (L. 3074)，蛋白酶生產菌採用Serratia marcescens (FS-3)，實驗分三組進行，第一組只接種乳酸菌，第二組只接種蛋白酶生產菌，第三組則同時接種兩種菌，三組皆於30℃/180rpm下培養七天。

菌株L. 3074具有良好產酸性，實驗結果顯示其在此發酵基質下亦能有效降低pH值，且和FS-3共培養的可滴定酸生成量高於單株L. 3074所得，灰份之去除率亦顯示共培養的效率優於單株培養，而共培養的蛋白質去除率為52.6%，明顯低於單株FS-3之83.8%，Jung等人推測這是由於L. 3074造成的低pH值影響了FS-3之胞外蛋白酶的活性。Rao等人以蝦殼為來源，使用單株Lactobacillus sp.進行發酵，得到81.4%之礦物質去除率，乳酸發酵之外，另外添加蛋白酶進行反應，最高可得到90.5%之蛋白質去除率。

綜合而言，Jung團隊之共發酵法能有效地建立單一步驟生化製程之粗製幾丁質萃取法，尤其是礦物質去除率，而蛋白質去除率則有待進一步的改進。

參考文獻

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