[发明专利]一种聚合度及脱乙酰度可调控复杂结构壳寡糖的制备方法

说明书

本发明涉及精细化工技术领域，具体涉及一种聚合度及脱乙酰度可调控复杂结构壳寡糖的制备方法。首先使甲壳素在一定溶剂中溶解或充分溶胀，并在酸催化下匀相降解得到小分子甲壳素或几丁寡糖。小分子甲壳素或几丁寡糖使用几丁质酶、壳聚糖酶、几丁质脱乙酰酶或者含有上述酶解活性的非特异性商品酶进一步调控其聚合度及脱乙酰度，经喷雾干燥即得到聚合度在20以下，脱乙酰度在20～80％间可调控的复杂结构壳寡糖。本发明制备方法能够实现对复杂壳寡糖的聚合度及脱乙酰度等糖链分子结构进行调控，产品收率高，副产物少，成本低，易于批量化生产。

技术领域

本发明涉及精细化工技术领域，具体涉及一种聚合度及脱乙酰度可调控复杂结构壳寡糖的制备方法。

背景技术

甲壳素(Chitin)又称几丁质，由数目不等的N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)通过β-1,4-糖苷键连接而成的高分子聚合物，与纤维素的结构相近，广泛存在于海洋甲壳动物外壳、昆虫翅膀、菌类及藻类细胞壁内，是地球上的蕴藏量仅次于纤维素的天然多糖和第二大可再生资源。据推算，自然界的生物每年能生产1000亿吨甲壳素，其中被现代化工业利用的仅达2百万吨。随着化石资源的枯竭和成本的不断提高，以甲壳素等生物质资源为原料开发的精细化学品具有重要的研究和应用价值。

壳聚糖为甲壳素脱乙酰化产物，是惟一大量存在的带正电荷的碱性氨基多糖，生物相容性好，具有许多特殊的物理、化学和生理活性。壳聚糖的相对分子质量通常在几十万至上百万，且分子结构紧密，不能溶于水等一些普通溶剂，在体内不易降解吸收，从而影响它的应用范围。

壳寡糖是由2～20个氨基葡萄糖、N-乙酰氨基葡萄糖或者二者的组合以β-1,4糖苷键连接而成的低聚物。同壳聚糖相比，壳寡糖水溶性好、易被人体吸收，并有许多重要的生物活性，具有壳聚糖不可比拟的优越性。壳寡糖可通过动物肠道上皮细胞直接被吸收，人体吸收率可达到99.88％，表现出抑菌、抗肿瘤、调血脂、调节免疫及活化肠道双歧杆菌等多种生理功能。壳寡糖能够刺激植物的免疫系统反应，激活防御反应，产生具有抗病害的活性物质，抑制病害的形成，诱导植物的抗病性，对多种真菌、细菌和病毒产生免疫和杀灭作用。作为一种天然植物诱抗剂，壳寡糖能增强植物对病虫害的防御能力。处理农作物或其种子后，可激发种子提早萌芽，促进作物生长，增加植物的抗性，提高产量。壳寡糖可以广泛应用于植物生长调节、饲料添加剂、种子处理、农产品保鲜、抗病虫害等诸多方面，并且具有无毒、无害、无污染可安全降解等特点。目前壳寡糖产品已经在化学、医药、食品、化妆品、农业、环保、畜禽业等诸多方面得到应用。

现在市场中的壳寡糖主要是由氨基葡萄糖经β-1,4糖苷键连接而成的完全脱乙酰产品。大量研究发现，壳寡糖的氨基被完全乙酰化(几丁寡糖)或部分乙酰化后的壳寡糖(复杂结构壳寡糖)往往具有更强的生物学活性，且不同聚合度及脱乙酰度的壳寡糖活性差异较大，甚至其一些活性功能作用相反。如：已发现壳寡糖抗菌活性，对肿瘤细胞的生长抑制作用等与聚合度及脱乙酰度等紧密相关。聚合度为2～8的全脱乙酰壳寡糖具有抑制肿瘤血管形成的能力，而当其脱乙酰度降低至70％时则显示出最佳抑制活性。系统研究这种结构差异化的壳寡糖构效关系及其分子作用机制是开发新型壳寡糖产品的核心所在。目前复杂结构壳寡糖产品已成为国际上甲壳素产业研究及市场开发的新趋势。