[发明专利]一种复合酶降解制备低聚壳聚糖的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于一种酶法制备低聚壳聚糖的工艺方法。

背景技术

壳聚糖是甲壳素部分脱乙酰基的产物。它是一种天然碱性多糖，分子量从几十万到几百万不等。结构如下。

由于分子量过大、仅溶于稀酸溶液而不溶于水和碱性溶液，使其应用受到较大限制。经过降解后分子量低于1500的低聚壳聚糖，不但保留了高分子量时的降血脂、降胆固醇，增强人体免疫力、抑制肿瘤细胞的生长和转移以及吸湿性和保湿性、抑菌等优良特性，还因溶解性增强，容易被吸收利用，进一步表现出许多独特的生理活性和功能性质。可见低聚壳聚糖在保健食品、医药、化妆品和农业等方面具有广阔的应用前景。

在众多降解方法中，酶降解法由于无副反应、降解条件温和、制备的低聚壳聚糖生物活性高，而引起人们的广泛关注。但目前对壳聚糖降解性能较好的专一性酶还没有工业化生产，而各种非专一性酶活力有限，降解时间长，降解产物平均分子量很难达到1500Da左右，且分布较宽。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效的低聚壳聚糖制备工艺方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种复合酶降解制备低聚壳聚糖的工艺方法，该方法包括下述步骤：

第一步骤，先将壳聚糖与水混合，再加入冰醋酸使壳聚糖溶解，得到浓度为20～25g/L的壳聚糖溶液，继续用冰醋酸调整溶液pH值为4.5～5.0；

第二步骤，向第一步骤得到的壳聚糖溶液中加入复合酶进行降解，得到壳聚糖降解溶液，壳聚糖与加入的复合酶的质量比为10∶1.5～0.8，其中，复合酶是质量比为1∶1的α-淀粉酶和菠萝蛋白酶时，其反应温度为45～55℃，反应时间为4.0～5.0h；或者，复合酶是质量比为1∶1的α-淀粉酶和纤维素酶时，其反应温度为30～40℃，反应时间为4.0～5.0h；

第三步骤，将第二步骤的降解溶液作为料液经微滤截留去除其中各种酶的残渣；

第四步骤，将第三步骤得到的微滤透过液经纳滤分离出盐和单糖以及浓缩：

第五步骤，对第四步骤得到的纳滤截留液经喷雾干燥后，即得到低聚壳聚糖。

本发明所述的复合酶降解制备低聚壳聚糖的工艺方法，是利用不同种类的非专一性酶在降解壳聚糖过程中产生的协同作用提高降解效率，在较短的降解时间内使产物的平均分子量达到设计要求。

本发明所使用的壳聚糖脱乙酰度大于95％，其分子量为100万Da～60万Da。所使用的冰醋酸纯度高于99.5％。α-淀粉酶为北京双旋微生物培养基制品厂生产，纯度为食品级，活力＞3000μ·mg¹。菠萝蛋白酶为南宁庞搏生物工程有限公司生产，纯度为食品级，活力≥120万μ·mg¹。纤维素酶为天津利华酶制剂有限公司生产的精制纤维素酶，纯度为食品级，活力＞4000μ·mg¹。

在所述的第二步骤中，复合酶加入的顺序为，在达到反应温度后，先加入α-淀粉酶降解稳定0.5h后再加入菠萝蛋白酶或者纤维素酶。在加酶和整个降解过程中一直保持匀速搅拌。

在所述的第二步骤中，所得到壳聚糖降解溶液的pH值为4.5～5.0。

在所述的第三步骤中，采用中空纤维组件或无机陶瓷膜进行微滤；操作条件为：中空纤维组件操作压差为0.06～0.08MPa或无机陶瓷膜操作压差为0.2～0.25MPa，操作温度为室温；在微滤过程中向料液中加去离子水稀释，加入的总水量为最初料液即第二步骤的降解溶液体积的2～4倍。

在所述的第三步骤中，在微滤过程中向料液中加去离子水稀释的具体过程是，在微滤开始前向料液中加入1倍料液体积的去离子水进行稀释，此后微滤每运行0.5h就向料液中补入0.5倍微滤前料液体积的去离子水，直到加入的总水量为最初料液体积的2～4倍。

在所述的第四步骤中，所采用的纳滤膜的操作条件为：操作压差为0.3～0.5MPa，操作温度为30～40℃，体积浓缩倍数为4倍。

在所述的第二步骤中，得到的低聚壳聚糖为用凝胶色谱分析获得平均分子量2000Da～1400Da，其分散度小于2.0。

本发明的优点是：