[发明专利]多糖的解聚及相关产物

说明书

技术领域

本发明涉及使用紫外-可见光辐射(UV-vis irradiation)、由自由基光引发剂催化的用于解聚多糖的方法。

用本发明的方法获得的多糖数均分子量在5,000和500,000之间，以及当溶于水中时得到具有高浓度和低粘度的溶液。

背景技术

多糖的性能受到分子量的很大影响；聚合度(DP)是分子量的指数，并因此与多糖溶液的性质如粘度和流变学性能密切相关。

通过降低分子量(解聚)，可从更高分子量多糖获得低分子量多糖。可通过适当地选定用于衍生的起始材料如解聚的多糖来获得低分子量多糖衍生物，或者在合成更高分子量多糖衍生物之时或之后通过降低更高分子量多糖衍生物的分子量来由它们制备低分子量多糖衍生物。

低分子量多糖应用于各种工业领域，这些领域要求高的成膜性质和/或粘附性，并需要高度浓缩的溶液，例如在造纸工业中、在用于矿物分离的泡沫浮选中和在地下油井操作中。

已知各种用于解聚多糖的化学、物理和酶方法。

用于降低多糖和多糖衍生物分子量的常用方法要求添加水性氧化剂溶液。

例如，专利US6,054,511、WO02/100902和US4,547,571公开了用于制备高固含量、低粘度水性多糖组合物的方法，其包括逐步或连续地使多糖或多糖醚与过氧化氢反应。

美国专利No.5,708,162公开了用于制备低分子量多糖醚的方法，其包括首先制备相对高分子量的多糖醚悬浮液如淤将，添加过硼酸盐并在碱性介质中于25-90℃之间的温度下实施氧化降解。

WO01/07485公开了用于在增加温度下解聚多糖或多糖衍生物的方法，其包括混合至少一种多糖和预先决定的量的至少一种过氧化物。合适的多糖是淀粉、纤维素、菊粉、甲壳质、褐藻酸和瓜耳胶。合适的过氧化物是过氧化脲(即“过脲(Percarbamid)”或过氧化脲)、过碳酸盐和过硼酸盐。

在专利EP708113、WO2004/000885和WO02/06348中，使用电子束辐射或电子射线辐射获得低分子量多糖。

例如，在专利WO99/04027、GB2281073和EP382577中描述了酶解聚多糖。

在学术文献中也已经研究了酶解聚，并在许多出版物中描述，例如：于高(Yu Cao)等，Carbohydrate Research(碳水化合物研究)，337(2002),1291-1296；西帝奎K.S.(Siddiqui K.S.)等，Enzyme and MicrobialTechnol.(酶和微生物技术)，27(2000)467-474；熊仓M.(Kumakura M.)等，Z.Naturforsch.,38c,(1983)79-82。

已经使用超声处理来解聚多糖(参见如WO2010/055250)。

当采用这些方法解聚多糖时，遇到许多问题和不足：

·多糖或多糖衍生物的解聚通常需要几个小时；

·在收集多糖或多糖醚之前必需破坏任何留存的氧化剂，这意味着安全问题；

·在一些方法中，解聚在悬浮液中进行，通常在异丙醇或异丙醇和水的混合物中进行：使用有机溶剂不是所期望的，且意味着废弃物和环境问题。这还增加了起始材料和最终产物的体积，并因为增加了制造、储存和运输阶段的成本；

·当使用化学试剂时，解聚的多糖常常发生褪色(黄化)，同时形成许多副产物；

·当使用酶时(例如纤维素酶或聚甘露糖酶)，抑制酶活性可能意味着问题，频繁的导致非常低分子量多糖，且导致多糖水溶液的粘度随时间不稳定；

·当在水溶液中用酶解聚多糖时，需要除去大量的水；

·当通过电子束或电子辐射实施解聚时，设备的复杂性和成本意味着不足；此外，辐射时可通过脱烷基化和脱烷氧基化反应的形式将取代基从该多糖衍生物分裂出去；

·超声解聚方法不适于工业解聚大量的多糖，因为它的效率低。

因为上述的所有原因，本领域仍然需要用于制备随时间稳定、不褪色、便于使用和具有低分子量多糖或多糖衍生物的简单、低成本方法。

如专利CN101544704所述，已提出将UV辐射用于降解/解聚多糖。

专利US3,352,773描述了在亚硝酸盐或低硝酸盐存在下通过光辐射将多糖转化成低分子量糖的方法。