[发明专利]分批补料-氧化预处理辅助酶水解壳聚糖制备壳寡糖方法

说明书

分批补料‑氧化预处理辅助酶水解壳聚糖制备壳寡糖方法，涉及低分子量壳聚糖的制备方法。壳聚糖的分批补料‑氧化降解预处理，得降解液；双氧水脱除；壳聚糖的酶法水解与副反应抑制；产物分离与干燥，得壳寡糖。在氧化预处理过程中通过分批补料方式提高壳聚糖降解体系中底物浓度，实现初步水解，最终通过酶的作用使壳聚糖进一步水解。与前期开发的壳聚糖高浓水解法比较而言，预处理方法具有设备简单、适应性强，易于与酶膜反应器、固定化酶等技术相结合，在制备窄分子量分布的壳寡糖方面有较大的应用前景。

技术领域

本发明涉及低分子量壳聚糖的制备方法，尤其是涉及分批补料-氧化预处理辅助酶水解壳聚糖制备壳寡糖的方法。

背景技术

壳聚糖是由氨基葡萄糖和乙酰氨基葡萄糖通过β-1，4糖苷键连接而成线性大分子，分子量从几十万到几百万不等，是自然界中唯一天然存在的带正电荷的聚糖，在中性和碱性溶液中不溶，也不能溶解在有机溶剂中，虽然在酸性水溶液中可溶，但是溶解度有限，而且粘度极高，严重影响壳聚糖的应用。低分子量壳聚糖是壳聚糖的不完全水解产物，保留有壳聚糖的吸附特性、正电荷特性、还原性以及碱性等基本特性，同时又具有溶解性好、粘度低、生物活性高等优点，尤其是壳寡糖在抗肿瘤药物和提高免疫力方面的潜在应用引起国内外研究者的广泛关注。低分子量壳聚糖作为一种功能性糖，在农业、医药、功能性食品、材料等领域均有广阔的应用前景。

壳聚糖的降解方法主要有物理法、化学法、酶法和各种联合水解法。物理法如常用的γ辐射法在降解过程容易发生壳聚糖交联和歧化副反应，影响进一步降解，而且大型辐射设备增加了生产成本。化学法是利用强酸或者氧化剂破坏β-1，4糖苷键实现水解，该法价格低廉，尤其是以双氧水为氧化剂的氧化降解工艺具有无残毒、清洁、高效等优势。但是通过化学法制备壳寡糖也存在很大的弊端。如酸水解法水解过程难以控制，产物主要是单糖和二糖等生物活性较低的产物，而且大量的酸对后期产物的纯化和废液处理不利；双氧水氧化降解壳聚糖对于制备分子量高于10000的低分子量壳聚糖较为有利，而进一步降解存在产物“过氧化”问题，即产物结构发生明显变化，因此仅仅通过化学法很难获得低聚壳聚糖。酶法是一种温和的方法，尤其是专一性的壳聚糖酶能够生产几乎不含单糖的寡糖产品。但是专一性酶制剂成本高，热稳定性差，难以大规模应用；另外，壳聚糖溶液的高粘度极大阻碍了酶分子与壳聚糖大分子的碰撞，不利于酶的有效剪切。实验证实，当壳聚糖浓度高于5％(质量体积比)时，壳聚糖溶解缓慢，难以形成均一体系，而且粘度极高，分散性极差。壳聚糖的低浓度水解导致能耗、水耗高，设备利用率低，后处理麻烦等。因此，壳聚糖降解体系的低浓度、高粘度仍然是阻碍低分子量壳聚糖高效生产的最大瓶颈。中国专利201010172203.0公开一种快速溶解壳聚糖、以高底物浓度酶法制备壳寡糖的方法，采用高速剪切分散机辅助溶解壳聚糖，通过逐步添加壳聚糖、醋酸和水解酶的方式使壳聚糖降解体系中底物终浓度达到10％～20％。但这种方法需要使用高速分散设备可能影响酶的活性，另外，降解过程持续的高粘度体系不利于酶分子构象的转换以及分子扩散，因此该工艺对酶活性和用量要求较高(20～80U/g)，生产成本较高。

发明内容

本发明的目的在于可克服现有壳寡糖生产技术中存在粘度高、底物浓度低、生产效率低等不足，提供分批补料-氧化预处理辅助酶水解壳聚糖制备壳寡糖的方法。

本发明包括以下步骤：

1)壳聚糖的分批补料-氧化降解预处理，得降解液；