[发明专利]光催化超声辅助降解海藻制备功能性寡糖的方法

说明书

本发明提供了一种光催化超声辅助降解海藻制备功能性寡糖的方法，包括以下步骤：S1，提供海藻粉末以及掺杂铁元素的二氧化钛光催化剂备用；S2，将海藻粉溶解于水中，并通过超声波辅助浸提并离心，收集上层海藻多糖上清液；S3，将所述上层海藻多糖上清液进行溶氧处理，得到海藻多糖预处理液；S4，将所述海藻多糖预处理液中加入催化剂量的所述二氧化钛光催化剂，搅拌过程中充分光照并辅助超声波降解，获得海藻多糖降解液；S5，将所述海藻多糖降解液离心分离得到降解上清液，并过滤，最后冷冻干燥制得功能性寡糖。

技术领域

本发明涉及一种光催化超声辅助降解海藻制备功能性寡糖的方法。

背景技术

目前，世界上海藻的人工养殖十分普及，且产量大。在中国，海藻产业得到了长足的发展，海藻总产量占据世界近一半，同时由其衍生出的加工副产品种类也日益繁多。近年来，海藻中多糖的综合开发与利用受到越来越多的研究及关注。其中，由海藻多糖制备得到的寡糖具有多种生物活性，如低能量、降血脂、抗氧化、抗肿瘤、调节菌群等，在农业、保健食品、医药等领域具有广阔的应用前景。另外，海藻廉价易得，海藻多糖聚合度相对较低、易降解，使海藻在寡糖的制备方面展现出巨大潜力。

海藻多糖中含有褐藻胶、褐藻糖胶、海藻淀粉等多糖，并以褐藻胶、褐藻糖胶为主要成分。褐藻胶是一种阴离子酸性多糖，由α-L-古罗糖醛酸(G)和β-D-甘露糖醛酸(M)通过1-4糖苷键无序连接的线性多糖，主要存在于马尾藻、巨藻等褐藻中，一些细菌也能够分泌褐藻胶。褐藻胶寡糖是褐藻胶的低聚物，其相对分子量低，具有水溶性好、稳定性高、安全无毒的理化特性。褐藻糖胶是一种以岩藻糖为主要组成成分的复合硫酸化多糖。它是一种特殊的多糖，在它的分子链末端含有硫酸基团。正是由于天然硫酸基的存在，褐藻糖胶才能表现出优良、明显的生理活性。研究证明，褐藻糖胶并非一种单一结构的化合物，而是具有不同化学组分的一族化合物。褐藻糖胶寡糖具有更加丰富的生物活性功能，如清除自由基、抗血栓、抗病毒、抗凝血，降血压等。

传统降解海藻多糖方法主要是化学降解法和酶解法。此外，物理法作为一种简单快速的制备方法受到人们的关注。值得注意的是，不同方法制备的寡糖结构有所不同。对于褐藻胶来说，由酶解法得到的是不饱和糖醛酸寡糖，而化学降解法得到的是饱和糖醛酸寡糖，同时其相对分子质量和G/M比率也决定了它的理化性质及生物活性。化学降解法以酸降解为主，其生产成本低、技术成熟，但生产过程需要刺激性化学试剂，存在易腐蚀设备、试剂回收困难污染环境、且寡糖产率较低，分子量不易控制等问题。酶解法反应温和、绿色高效，但生产成本较高。物理法以水热法为主，通过高温高压降解海藻多糖，简单快速，但生产过程耗能大、对设备要求高。

多糖尤其是海藻多糖的光催降解报道相对较少，其原理与所有光催降解有机物的过程类似，是由光催化产生羟基自由基、超氧阴离子自由基等攻击断裂海藻多糖的糖苷键，从而获得低分子量寡糖。超声波辅助手段由于其空化作用对海藻组织、细胞产生一定破坏作用，能够进一步溶出细胞内多糖，同时加速溶解细胞间多糖。

目前，国内外已有少量用光催化和超声辅助降解海藻多糖的科研文献，其工艺只能够将海藻多糖降解至较高分子量，即20000道尔顿左右。

发明内容

本发明提供了一种光催化超声辅助降解海藻制备功能性寡糖的方法，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种光催化超声辅助降解海藻制备功能性寡糖的方法，包括以下步骤：

S1，提供海藻粉末以及掺杂铁元素的二氧化钛光催化剂备用；

S2，将海藻粉溶解于水中，并通过超声波辅助浸提并离心，收集上层海藻多糖上清液；

S3，将所述上层海藻多糖上清液进行溶氧处理，得到海藻多糖预处理液；

S4，将所述海藻多糖预处理液中加入催化剂量的所述二氧化钛光催化剂，搅拌过程中充分光照并辅助超声波降解，获得海藻多糖降解液；