[发明专利]一种利用脉冲电场制备低分子量壳聚糖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低分子量壳聚糖的制备方法，特别涉及一种采用高强脉冲电场处理制备低分子量壳聚糖的方法。

背景技术

壳聚糖是甲壳素部分或全部脱乙酰化的产物，其分子链由β-(1-4)-2-乙酰胺基-D-葡糖单元和β-(1-4)-2-氨基-D-葡糖单元组成的共聚物。壳聚糖分子中含有活性氨基，氨基可以带正电，是唯一的天然碱性多糖。糖环上又带有活性羟基，因而壳聚糖又具有很好的亲水性和保水性。

壳聚糖具有抗菌、降胆固醇、降血脂、增强免疫功能、抗肿瘤功能等多种生物活性功能，广泛用于食品、生物、医学、农业、环境、材料等行业。壳聚糖是由甲壳素不同程度地脱乙酰化而来的，通常分子量在百万左右，但现代研究表明壳聚糖的分子量与它的用途有着密不可分的联系。不同分子量的壳聚糖性质差异很大，有时甚至表现出截然相反的特性，而上述壳聚糖的许多独特功能只有在其分子质量降低到一定程度时才表现出来。因此，降解制备低聚壳聚糖成为了当今研究的热点。目前，壳聚糖降解的主要传统方法包括：化学降解法、酶降解法和物理降解法。现已公开的关于制备低分子量壳聚糖的物理技术主要包括：中国发明专利申请200610113538.9公开了一种制备低分子量壳聚糖的敏化辐射降解方法，首先将精制的壳聚糖固体与含有敏化剂的水溶液混合均匀，形成半固体状样品，用无机酸或有机酸调节pH至4，其中壳聚糖的质量浓度为16～25％，敏化剂的质量浓度为15～30％，然后用射线室温辐照降解，吸收量为1～10kGy；将辐照产物经喷雾干燥或经真空干燥得低分子量壳聚糖；中国发明专利申请200610116248.X公开了一种制备低分子量水溶性壳聚糖的方法，该方法是以甲壳素为原料，利用微波辐射，制备低分子量水溶性壳聚糖；中国发明专利200410010767.9公开了一种辐射法制备小分子量或水溶性壳聚糖的方法，用⁶⁰Coγ-射线对高分子壳聚糖进行辐照降解，降解产物经溶解、脱色等后处理步骤得到小分子或水溶性壳聚糖。

这些方法的缺点在于：

1)辐照降解对设备要求很高，同时可能产生有毒有害物质，

2)微波辐射制备低分子量壳聚糖属间歇操作，不利于连续化生产。

3)化学降解法存在着成本高、产量低、酸残留液需处理等诸多缺点；

4)酶降解法也有着诸如降解所用酶成本过高，发酵工艺复杂、无法大批量工业化生产等问题。

脉冲电场处理技术是近10多年来新兴的一种食品绿色加工技术，主要应用于对液体物料的冷灭菌等。其高强度电场(大于20kV/cm)可直接导致微生物细胞膜穿孔极化，菌体死亡，其窄脉冲(小于100μs)和低频率(小于1000Hz)可保证处理处于非加热状态。中国发明专利ZL01130064.7公布了一种高压脉冲电场灭菌方法及其装置，中国发明专利ZL02152160.6公布了脉冲电场灭菌设备的处理器的设计方法，中国发明专利ZL200410077405.1公布了一种预极化脉冲电场灭菌方法及其设备；强电场也被应用于其它的食品工业处理，如中国专利ZL00260065.X公布了一种采用强电场去除酱油沉淀的装置，中国专利ZL200410052115.1公布了一种电磁场加速白兰地酒橡木陈酿的方法，中国专利申请200710031217.9公开了一种物理场酒类老熟方法及其装置。但这些专利技术都未涉及到采用强脉冲电场处理制备低分子量壳聚糖的方法。

发明内容

本发明的目的在于通过采用强脉冲电场处理高分子量壳聚糖(分子量大于2.5×10⁵g/mol，脱乙酰度大于60％)，提供一种制备低分子量壳聚糖(分子量小于2.3×10⁴g/mol)的物理方法。

本发明可以通过以下技术方案予以实现：

一种利用脉冲电场制备低分子量壳聚糖的方法，包括以下步骤：

(1)壳聚糖溶解，将高分子量壳聚糖加入溶解液中，所述溶解液为无机酸、有机酸水溶液、过氧化氢水溶液或加有无机酸或有机酸的过氧化氢水溶液，其中壳聚糖在溶液中的质量浓度为1～15％，无机酸或有机酸的质量浓度为0.5～15％，过氧化氢的质量浓度为1～30％；所述的高分子量壳聚糖为粘均分子量大于1.0×10⁵g/mol，脱乙酰度大于60％的壳聚糖；所述的无机酸为盐酸，所述的有机酸为甲酸、乙酸、柠檬酸或乳酸；