[发明专利]一种快速降解制备水溶性低聚壳聚糖的方法

说明书

技术领域

本发明属于水溶性低聚壳聚糖的方法，尤其涉及一种利用微波-超声波联合与过氧化氢氧化交替作用，快速降解制备水溶性低聚壳聚糖的方法。

背景技术

甲壳素是自然界除蛋白质外数量最大的含氮天然有机高分子化合物，每年由生物合成的甲壳素大约100亿吨，仅次于纤维素，是地球上第二大可再生资源。壳聚糖由甲壳素经部分或完全脱乙酰基得到，化学名为（1,4）-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖，分子之间以β-（1,4）糖苷键连接。甲壳素和壳聚糖由于其分子结构中内外氢键的相互作用，形成了有序的大分子结构，相对分子质量通常在几十万至几百万，不溶于水等一般溶剂，应用受到极大限制。

经过降解后达到较小分子量（800-10000）范围的低聚壳聚糖与未降解壳聚糖相比，它的分子量降低，破坏了一些分子的网状结构，使得其晶体结构的紧密性显著降低，溶解性大大增强，生物活性、配位能力明显提高，不仅保持了未降解壳聚糖的所具有的某些功能性质，如降低胆固醇、降血压血脂、防治糖尿病、强化肝脏机能、治疗烧、烫伤等等，而且不同分子量范围的低聚壳聚糖还具有许多未降解壳聚糖所不具备的生理活性和功能性质，如保湿型、免疫调节、防癌、调节肠道菌群、功能性甜味剂、作为营养强化剂载体、排除体内有毒有害物质、抗菌防腐、诱导植物产生抗毒素等等许多作用。因此，低聚壳聚糖的制备与应用已成为国内外研究的热点。

目前，低聚壳聚糖的制备主要有三种方法：化学降解法、酶降解法和物理降解法。复合降解法，目前是一个较新的研究领域。

一、化学降解法：是指通过化学反应使壳聚糖降解，有酸降解法和氧化降解法，其中H₂O₂氧化法已有大量文献报道，并已用于生产。与化学降解法相关的公开文献如下：

1.申请号：201010178792.3，发明名称：一种低聚壳聚糖的制备方法，摘要：一种低聚壳聚糖的制备方法，通过壳聚糖溶液本身水力空化效应对壳聚糖进行降解来制造低聚壳聚糖，包括：壳聚糖溶解、水力空化降解、向降解完成后的壳聚糖溶液中加入碱溶液调节pH以及沉淀物洗涤和真空干燥等步骤；所述水力空化降解的工艺流程是：将壳聚糖溶液放在贮罐中，并通过循环水箱进行恒温，壳聚糖溶液通过泵输送到空化器进行空化降解，通过阀门V1，V2，V3，V4调节上游进口压力、下游恢复压力和流量，并通过压力表和流量计监控压力和流量，经空化降解后的溶液回流到贮罐中、通过循环水箱将温度控制在25-80℃、在水力空化器中进行循环处理0.5h-20h直至达到所需相对分子质量要求为准，该方法具有简便易行、能耗低、效率高等特点。但是该法产品得率较低、水解产物复杂、分离困难，且对环境污染严重。

2.申请号：201110125040.5，发明名称：一种低聚壳聚糖的生产方法，摘要：一种低聚壳聚糖的生产方法，属于精细化工技术领域；其特征是涉及到用过氧化氢作为氧化剂氧化壳聚糖生产低聚壳聚糖(壳寡糖)的方法。其壳聚糖质量分数为5％～35％，达到反应终点时，n(过氧化氢)∶n(壳聚糖)＝1.3～5.5，反应温度为50℃～90℃。反应液降温至0℃～10℃，用-30℃～0℃体积分数为95％乙醇析出，w(乙醇)∶w(反应液)＝1～4。滤饼用-30℃～10℃体积分数为99％乙醇洗涤1～5次，然后40℃～60℃烘干2h～8h。本发明的效果和益处是低聚壳聚糖分子量低，且溶解度高达80g/100g水。降解在中性介质中进行，产品不含无机盐类。反应液中添加还原物质，可完全消除残存的过氧化物。生产无三废，产品收率高，生物活性高，色泽改善，经毒理学试验属无毒物。在中性条件下采用H₂O₂溶液对壳聚糖进行氧化降解，但是受到不同的过氧化氢浓度、配比、温度和反应时间对降解反应的影响，制备过程复杂，反应时间过长，过程难以控制，大大影响了生产效率。

二、酶降解法：是利用酶催化水解，分为专一性酶降解法和非专一性酶降解法。酶降解法具有反应条件温和、整个降解过程无其他反应试剂加入、不至于发生其它副反应、降解过程及降解产物相对分子质量分布易于控制、低聚壳聚糖得率高、不造成环境污染等优点。与酶降解法相关的公开文献如下：