CN101240305B

CN101240305B - 一种酶法降解壳聚糖生产壳寡糖的方法

Info

Publication number: CN101240305B
Application number: CN2007100531392A
Authority: CN
Inventors: 黄代勇; 黄芳; 王光荣
Original assignee: Wuhan East Angel Bioengineering Co ltd
Current assignee: Wuhan East Angel Bioengineering Co ltd
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2027-09-06
Also published as: CN101240305A

Abstract

本发明提出了一种降解壳聚糖生产壳寡糖的方法。其工艺过程为：利用能高效表达壳聚糖酶芽孢杆菌TQK，经发酵培养和分离纯化除去杂质，得到酶活达718u/ml的TQK酶液，将TQK酶液按酶底之比1∶10加入到以壳聚糖溶液为底物浓度为10-20％的降解液中进行酶解，酶解反应条件为：搅拌200-300转/分，pH 4～5.5，温度45～52℃，时间4～6小时；然后经离心分离；絮凝、澄清、过滤处理；离子交换处理；超滤分级处理；真空浓缩处理；喷雾干燥处理；制出壳寡糖成品。本发明酶解底物浓度高达15-20％，酶解时间仅4～6小时，收得率高、能耗低，污染小，能够快速、低耗、大量生产平均分子量为D1500的窄分子量分布壳寡糖。

Description

一种酶法降解壳聚糖生产壳寡糖的方法

技术领域

本发明涉及的是生产壳寡糖的方法，特别是一种酶法降解壳聚糖生产平均分子量小于D1500的窄分子量分布壳寡糖的方法。

背景技术

甲壳素在自然界中的含量仅次于纤维素，它以其加工方法不同主要分为以下三个层次系列衍生产品：1.几丁质(甲壳质)，分子量达到100万以上，适合工业和环保应运，不溶于水，很难被人体吸收。2.几丁聚糖(壳聚糖)，分子量在10万左右，一般只溶于有机弱酸，不溶于水，可以被人体吸收，可以作为食品添加剂及保健品原料等。3.壳寡糖，是在β-1，4位结合有2-10个葡糖胺的一种低聚糖，分子量在500-5000千之间，水溶性好，可以直接被人体吸收，速度快，效果显著，具有独特的生理性和理化性质，可广泛应用于医疗、保健食品和农业中。

壳聚糖是在浓碱的作用下脱去甲壳素中乙酰基而得到的一种天然高分子化合物，壳寡糖是由壳聚糖降解生成的。

目前，国内外降解制备壳寡糖的方法大致可分为酶降解法、氧化降解法和酸降解法三类。利用生物酶法降解制备壳寡糖的过程明显优于另两种化学降解法，这是由于酶法降解过程使降解产物的分子量分布更容易被控制，能对降解过程进行监控，生产出有效组份含量较高，平均分子量小于D1500的壳寡糖(壳寡糖3-8糖)，且降解条件比较温和，对环境污染少。但它普遍存在底物浓度低、酶活性低、副反应多和酶解时间长、能耗高等问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种利用高活力TQK壳聚糖酶降解壳聚糖生产平均分子量为D1500的窄分子量分布壳寡糖的方法。使其能够快速、低耗、大量生产壳寡糖。

本发明是这样实现的，其工艺过程为：

1、利用能高效表达壳聚糖酶芽孢杆菌TQK，(该菌株于2007年8月14日在中国典型培养物保藏中心保藏，地址.中国.武汉.武汉大学，保藏号为CCTCCNo：M207129以下简称TQK)经发酵培养和分离纯化除去杂质，得到TQK酶液，测酶活达718u/ml，在(0～4℃)低温下贮存备用；

2、配制壳聚糖溶液：底物浓度按15-20％配制，加入2％醋酸溶液，调节pH值，按酶底之比1∶10加入TQK酶液；

3、酶解反应。

搅拌200-300转/分，pH4～5.5，温度45～52℃，时间4～6小时；用GPC仪监测，取样测定反应物粘度控制在8-10.0mpa.s时，停止酶解反应；最佳条件为pH4.6，温度49℃，时间5小时；

4、离心分离，将酶解物离心去杂；

5、絮凝、澄清、过滤处理，

6、离子交换处理；

7、超滤分级处理；

8、真空浓缩处理

9、喷雾干燥处理，出壳寡糖成品；

本发明由于使用了酶活高达718u/ml的TQK酶液，使酶解底物浓度高达15-20％，酶解时间仅4～6小时，收得率高、能耗低，污染小。壳寡糖的平均分子量为D1500的窄分子量分布。

具体实施方式

下面以实施例对本发明进一步说明。

实施例1

1、利用能高效表达壳聚糖酶芽孢杆菌TQK，经发酵培养和分离纯化除去杂质，得到TQK酶液，测酶活达718u/ml，在(0～4℃)低温下贮存备用。

2、配制壳聚糖溶液：底物浓度按15％配制，加入2％醋酸溶液，调节pH4按酶底之比1∶10加入TQK酶液。

3、酶解反应。

搅拌200-300转/分，pH4，温度45℃，时间6小时；用GPC仪监测，取样测定反应物粘度低于10.0mpa.s时，停止酶解反应。

4、离心分离。

将反应后的酶解糖液离心分离，转速14000r/min，时间10min，分离出渣及其它不溶物。

5、絮凝、澄清、过滤。

将离心糖液加热75-78℃之间35min，加一定量的絮凝剂(加热溶化)，保温搅拌15min，冷却静置12小时，取澄清液过滤。

6、离子交换。

将经离心、絮凝、过滤处理后的糖液。在30cm×200cm型离子交换柱中，按照树脂的最佳组合D315-732-D315+732顺序，树脂量、盐吸附量比例进行填装，填装容量为树脂的60％。然后将糖液按2BV/h流速，柱压0.15mPa.温度30℃，通过不同的树脂后，收集经检测脱色率达92.0％，灰分含量0.6％。

7、超滤分级。

通过超滤膜进行分子量截流，膜设备是天津膜天膜公司生产的中空纤维超滤膜，2万分子量和6千分子量组件分级超滤：将精制后的糖液用2万分子量膜超滤，得出5000-10000分子量的壳寡糖，再用6千分子量组件超滤，得出500-1500分子量壳寡糖备用。

8、真空浓缩

采用旋转降膜蒸发器与真空泵、冷凝器组成浓缩机组，真空度-0.08mPa.，流速150-200L/h，温度56-60℃，使浓缩液浓缩后含糖量35-38％，对糖液进行浓缩操作，让糖液在蒸发器内快速刮成一层薄膜与蒸发器夹套的快速流过的高温蒸汽进行热交换，使糖液中的水分快速蒸发汽化冷凝成水，并排放，使浓缩液浓缩度在38％。

9、喷雾干燥

将浓缩液选用25型高速离心式喷雾干燥机进行喷雾干燥，进风温度160℃，出风温度85℃，通过旋风收集器收集壳寡糖干粉。

实施例2

1、利用实施例1的TQK酶液；

2、配制壳聚糖溶液：底物浓度按18％配制，按加入2％醋酸溶液，调节pH4.6按酶底之比1∶10加入TQK酶液；

3、酶解反应，搅拌200-300转/分，pH4.6，温度49℃，时间5小时；用GPC仪监测，取样测定反应物粘度低于10.0mpa.s时，停止酶解反应；

以下离心分离；絮凝、澄清、过滤处理；离子交换处理；超滤分级处理；真空浓缩处理；喷雾干燥处理；出壳寡糖成品等工序与实施例1相同。

实施例3

1、利用实施例1的TQK酶液；

2、配制壳聚糖底物溶液：底物浓度为20％配制，按加入2％醋酸溶液，调节pH5.2，按酶底之比1∶10加入TQK酶液；

3、酶解反应，搅拌200-300转/分，pH5.2，温度52℃，时间5.5小时；用GPC仪监测，取样测定反应物粘度低于10.0mpa.s时，停止酶解反应；

Claims

1.一种酶法降解壳聚糖生产壳寡糖的方法，其特征在于其工艺过程为：

1)、利用能高效表达壳聚糖酶的芽孢杆菌TQK，经发酵培养和分离纯化除去杂质，得到TQK酶液，测酶活达718u/ml，在0～4℃的低温下贮存备用；所述的芽孢杆菌TQK为2007年8月14日在中国典型培养物保藏中心保藏，保藏号为CCTCC No：M207129的芽孢杆菌TQK；

2)、配制壳聚糖溶液：底物浓度按15-20％配制，加入2％醋酸溶液，调节pH值，按酶底之比1∶10加入TQK酶液；

3)、酶解反应，搅拌200-300转/分，pH4～5.5，温度45～52℃，时间4～6小时；用GPC仪监测，取样测定反应物粘度控制在8-10.0mpa.s时，停止酶解反应；

4)、离心分离，将酶解物离心去杂；

5)、絮凝、澄清、过滤处理，

6)、离子交换处理；

7)、超滤分级处理；

8)、真空浓缩处理

9)、喷雾干燥处理，出壳寡糖成品。

2.根据权利要求1所述的酶法降解壳聚糖生产壳寡糖的方法，其特征在于酶解反应的最佳条件为：底物浓度15-20％，pH4.6，温度49℃，时间5小时，壳寡糖的平均分子量为D1500的窄分子量分布。