CN101643516B - 一种将壳聚糖制备成水溶性壳寡糖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种将壳聚糖制备成水溶性壳寡糖的方法，以壳聚糖为原料，经漂洗、烘干工艺处理后入由净水和食用级双氧水配制而成的料液中浸泡，然后作微波辐射降解处理，形成低分子、能溶解于所述的料液中的壳寡糖和部分未降解的壳聚糖的混合液，再经过滤得到壳聚糖残渣和壳寡糖溶液，壳寡糖溶液送入无水乙醇中醇析后抽滤、烘干，得到水溶性壳寡糖成品。由于采用微波辐射降解处理技术、以物理的方法激射能量，将高分子壳聚糖降解为结构稳定的低分子水溶性壳寡糖，在降解过程中无其他反应副产物生成，也无污染物产生，与现有技术的制备方法相比，具有工艺先进、工序简单、生产设施投入少、且产品纯度高、品质稳定等优点，为以甲壳素为原料制成的壳聚糖开辟了广阔的市场应用前景。

Description

一种将壳聚糖制备成水溶性壳寡糖的方法
技术领域
本发明涉及物理降解技术领域，特别是一种将壳聚糖制备成水溶性壳寡糖的方法。
背景技术
壳寡糖，也称几丁寡糖，是一种以甲壳素经脱乙酰处理后获得的壳聚糖为原料，通过高科技降解分离手段制取的一种天然高活性动物性纤维素产品，由于其独特的药理作用和由此产生的广阔市场应用前景而日趋受人关注，甚至被誉为“人体第六生命要素”和“软黄金”的美称。
甲壳素是一种纯天然的高分子化合物，广泛存在于虾、蟹等甲壳类动物及昆虫、藻类中，其每年的生物合成资源量高达100亿吨以上，其中海洋生物的生成量约在10亿吨以上，是地球上仅次于植物纤维的第二大用之不竭的自然生物资源。由于甲壳素的化学性质不活泼、水溶性差而应用倍受限制。生物学家们研究发现，对甲壳素进行脱乙酰处理后获得的壳聚糖可溶解于部分食物中，从而得到局部应用。但由于壳聚糖的分子量通常在几十万到几百万之间，不能溶于水性溶剂中，因而仍存在较严重的应用局限性。近几年来，生物学家们就对壳聚糖的分子量进行降解方面进行了大量研究、取得了广泛应用研究成果，掌握了低分子量壳聚糖的活性能得到很大提高、低于一定分子量的壳聚糖能完全溶解于水性溶剂中，并将降解后分子量低于1万的壳聚糖命名为“壳寡糖”，且目前已在食品、医药、日用化工、环保、农业等领域逐渐体现出其广泛的应用价值。
将壳聚糖制备成壳寡糖的方法目前主要有化学降解法和酶解法。化学降解法的缺点是容易产生反应副产物，最终影响产品纯度，因而产品质量较难控制、稳定性较差；酶解法是以利用某些酶特异地开裂、改变分子结构的方式达到降解目的，由于在整个降解过程中无其他反应副产物生成而成为目前比较多用的方法，其缺点是工序比较复杂、降解效率低，产品成本高，目前仅处于实验室研究、小批量试生产阶段，要达到工业化规模生产尚有一系列工艺技术问题需解决。
发明内容
本发明的目的是要提供一种工序比较简单、降解效率高、产品质量稳定，有利于降低产品成本和进行工业化规模生产的将壳聚糖制备成水溶性壳寡糖的方法。
本发明的将壳聚糖制备成水溶性壳寡糖的方法是这样的：以甲壳素经脱乙酰后获得的高分子壳聚糖为原料，经漂洗、烘干工艺物理处理后投入由净水(H20)80-90％和食用级双氧水(H2O2)10-20％的重量比配制而成的料液中浸泡，获得壳聚糖与料液的混和物；然后在微波辐射反应器内进行微波频率辐射，大部分的壳聚糖经降解后成为低分子量、溶解于所述的料液中的壳寡糖和小部分未降解的壳聚糖残渣，经过滤后得到未降解的壳聚糖残渣和已降解的壳寡糖溶液；对未降解的壳聚糖残渣汇集后返入所述的料液中再作处理，对已降解的壳寡糖溶液送入内装有无水乙醇的醇析容器中醇析、形成固态壳寡糖沉淀物和废醇；抽滤掉废醇、将得到的固态壳寡糖作烘干处理，然后过目、分析和分级，得到水溶性壳寡糖成品。此外，对于在醇析和抽滤过程中得到的废醇经蒸馏后分离出的无水乙醇被返送至醇析容器中继续使用，其余残液既可以作进一步工艺处理、提取单糖，也可以用作蒸馏废醇的燃料。
此外，所述的壳聚糖在所述的料液中浸泡的时间为半小时以上，以1-2小时为优选；所述的经浸泡后的壳聚糖与料液的混和物在微波辐射反应器内进行微波频率辐射的时间与辐射的温度相关，辐射的时间不少于5小时，以5-6小时为佳，温度不高于80℃，以60℃-80℃为佳；所述的微波辐射反应器为普通市售产品。
基于上述构思的本发明将壳聚糖制备成水溶性壳寡糖的方法，由于采用了由内含净水和双氧水的料液，并配以微波辐射降解处理技术、以物理的方法激射能量，使难水溶性高分子壳聚糖降解为能溶于水、且分子结构稳定、相对分子量低于3000的壳寡糖，在整个降解工艺过程中所需的生产设施少，也无污染物产生和排出，降解过程中也无其他反应副产物生成，因而与现有技术的制备水溶性壳寡糖的方法相比，具有工艺先进、工序简单、经济投入少、产品纯度高和品质稳，且可以自动化循环连续作业等独特优点，有利确保产品质量、提高产率、降低生产成本、环保、节能和工业化规模生产，因而本发明为将以甲壳素为原料制成的壳聚糖制备成水溶性壳寡糖开创了一种行之有效的崭新途径，有效克服了目前较多使用的化学降解法和酶解法所存在的诸多不足之处，为以甲壳素为原料制成的壳聚糖开辟了广阔的市场应用前景，因而具有显著的技术先进性、极强的实用性和可贵的经济性。
附图说明
附图是本发明实施例的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和典型实施例对本发明作进一步描述。
在附图中，基于本发明将壳聚糖制备成水溶性壳寡糖的方法，其工艺流程为：以专用级的壳聚糖为原料，经漂洗、烘干工艺物理处理后投入事先由净水(H2O)80-90％和食用级双氧水(H2O2)10-20％的重量比配制而成的料液中浸泡1-2小时；然后在微波辐射反应器内进行在温度低于80℃环境下5-6小时的微波频率辐射，大部分的壳聚糖便可降解成为低分子量、溶解于所述的料液中的壳寡糖和小部分未降解的壳聚糖残渣，经过滤后得到未降解的壳聚糖残渣和已降解的壳寡糖溶液，未降解的壳聚糖残渣汇集后返入所述的料液中再作处理，已降解的壳寡糖溶液送入无水乙醇中醇析、形成固态壳寡糖的沉淀物和废醇；抽滤掉废醇、将得到的固态壳寡糖作烘干处理，然后过目、分析和分级，得到能水溶的、相对分子量低于3000的壳寡糖成品。此外，对于在醇析和抽滤过程中得到的废醇经蒸馏后分离出的无水乙醇被返送至醇析容器中继续使用，其余残液供用作蒸馏废醇的燃料。

Claims (6)

1.一种将壳聚糖制备成水溶性壳寡糖的方法，其特征在于工艺流程为：
a.以甲壳素经脱乙酰后获得的高分子壳聚糖为原料，经漂洗，烘干工艺物理处理后，投入到由净水H2O80～90%和食用级双氧水H2O210～20%的重量配比制成的料液中浸泡半小时以上，获得壳聚糖与料液的混合物；
b.将经过浸泡后的壳聚糖与料液的混合物在微波辐射反应器内，于不高于80℃的微波频率辐射温度，进行不少于5小时的微波频率辐射，大部分的壳聚糖经降解后成为低分子量，溶解于所述的料液中的壳寡糖和小部分未降解的壳聚糖残渣，经过滤后得到未降解的壳聚糖残渣和已降解的壳寡糖溶液；
c.对未降解的壳聚糖残渣汇集后返入所述的料液中再作处理，对已降解的壳寡糖送入无水乙醇中醇析，形成固态壳寡糖沉淀物和废醇；
d.抽滤掉废醇，将得到的固态壳寡糖作烘干处理，然后过目，分析和分级，得到相对分子量低于3000的水溶性壳寡糖成品。
2.根据权利要求1所述的将壳聚糖制备成水溶性壳寡糖的方法，其特征在于，所述的壳聚糖在所述的料液中浸泡1～2小时。
3.根据权利要求1所述的将壳聚糖制备成水溶性壳寡糖的方法，其特征在于，所述的经浸泡后的壳聚糖与料液的混合物在微波辐射反应器内，进行微波频率辐射，微波频率辐射的时间为5～6小时，微波频率辐射的温度为60℃～80℃。
4.根据权利要求1所述的将壳聚糖制备成水溶性壳寡糖的方法，其特征在于所述的废醇经蒸馏后得到无水乙醇和残液。
5.根据权利要求4所述的将壳聚糖制备成水溶性壳寡糖的方法，其特征在于所述的无水乙醇被送至醇析容器中继续使用。
6.根据权利要求4所述的将壳聚糖制备成水溶性壳寡糖的方法，其特征在于所述的残液经进一步的处理后提取单糖或供用作蒸馏废醇的燃料。
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