CN101948551B - 易于农作物吸收的壳聚糖小分子降解方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种易于农作物吸收的壳聚糖小分子降解方法，以壳聚糖为原料，加入质量为壳聚糖质量0.5-1.5倍的去离子水，放入超声波发生器中，超声波辐射60-120分钟，在超声波辐射过程中，超声波的频率按照正弦函数曲线或矩形波变化，滤除沉淀物，制得成品；通过超声波频率的变化，使不同长度分子链的壳聚糖获得相应的降解能量，使壳聚糖的降解趋于一致性。本发明无污染、反应时间短、转化率较高；经试验测定，可溶性小分子壳聚糖转化率在60％以上。
Description
技术领域
壳聚糖的化学结构和植物纤维素非常相似，都是六碳糖的多聚体，分子量都在100万以上，不溶于水，很难被农作物吸收，使其应用受到限制。本发明涉及壳聚糖的降解技术领域，尤其涉及一种能产生性能优异的易于农作物吸收的水溶性小分子壳聚糖的生产方法。
背景技术
壳聚糖是由甲壳素脱乙酰基的产物，它在工业、农业、食品、医药等领域都具有重要的应用价值。但由于壳聚糖分子量大、水溶性差、不易被人体或动物吸收，使其应用受到限制。而壳聚糖经降解后得到的小分子壳聚糖(又称低聚壳聚糖、氨基寡糖素等)具有多种优异的性能，除了作为人体的功能性食品和作为纺织、造纸等轻工业原料外，近年来发现在农业上具有突出的使用效果，小分子壳聚糖可作为性能良好的水果和食物保鲜剂，例如：小分子壳聚糖对多品种水果蔬菜、粮食具有抗病虫害和促进长方面有显著作用，用小分子壳聚糖溶液对小麦拌种，可以防止地下霉菌对种子的危害，提高抗病能力，倒伏能力，叶面喷施可诱导植物体酶，促进植物细胞代谢，提高植物免疫能力，增加抗蛋白质合成能力，可增产10％以上。将降解的小分子壳聚糖加入适量的杀菌剂，能使荔枝、芒果、草蔬、龙眼等难保鲜的水果在常温下保鲜10-15天。
小分子壳聚糖的制备方法主要有酸降解法、酶降解法、氧化降解法和物理降解法。
化学降解法存在环境污染，且反应终点不能直接控制等缺陷，易产生副产物。
酶解法是应用专一性壳聚糖酶和非专一性的其它酶，如几丁质酶、纤维素酶、脂肪酶等进行壳聚糖的降解，能用于酶解法的各种酶有30多种。酶降解法通常优于化学降解法，它是在较温和的反应条件下进行的，相对于其他两种方法，酶降解法不需要加入大量的反应试剂，对环境污染较少。但目前酶解法反应时间长、制备成本高、转化率低，不易产业化。
物理法主要为超声波、微波、电磁波辐射降解法，其中对超声波降解法的研究比较多，通过壳聚糖在辐射过程中因分子内的化学键发生断裂而降解。但物理法降解制备水溶性壳聚糖受降解机理所限，降解过程中壳聚糖的聚合链随意断裂，其产物的平均分子量分布过宽，难以得到分子量在40,000以下的产品，所需聚合度为6～8的水溶性壳聚糖含量低，导致原料大量浪费，大大限制了物理法的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种反应时间短、无环境污染、转化率高的易于农作物吸收的壳聚糖小分子降解方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：易于农作物吸收的壳聚糖小分子降解方法，以壳聚糖为原料，加入质量为壳聚糖质量0.5-1.5倍的去离子水，放入超声波发生器中，超声波辐射60-120分钟，在超声波辐射过程中，超声波的频率按照正弦函数曲线或矩形波变化，滤除沉淀物，制得成品。
超声波的传播会致溶液内气泡的形成、增长和爆破压缩，这些气泡尺度为微米或亚微米级，气泡内局部温度达5000℃，压力达到1000大气压，气泡周围的局部温度也达2000℃以上，这样的高温高压的局部被称为“热点”。在“热点”区域，水可以被直接均裂成羟基自由基和氢原子，热点产生的自由基向气泡周围溶液扩散，部分相互发生耦合重新生成水、双氧水、氢气，也有一部分到达溶液中，引发一系列自由基反应，从而将大分子的壳聚糖降解。
作为优选的技术方案，所述超声波的超声频率按照正弦函数曲线变化的范围为10000Hz-80000Hz，周期是10分钟。
作为优选的技术方案，所述超声波的超声频率按照矩形波变化变化的最低频率为10000Hz，最高频率为80000Hz，周期是10分钟。
作为对上述技术方案的改进，所述沉淀作为原料回用。
由于采用了上述技术方案，易于农作物吸收的壳聚糖小分子降解方法，其特征在于：以壳聚糖为原料，加入质量为壳聚糖质量0.5-1.5倍的去离子水，放入超声波发生器中，超声波辐射60-120分钟，在超声波辐射过程中，超声波的频率按照正弦函数曲线或矩形波变化，滤除沉淀物，制得成品；通过超声波频率的变化，使不同长度分子链的壳聚糖获得相应的降解能量，使壳聚糖的降解趋于-致性。本发明无污染、反应时间短、转化率较高；经试验测定，可溶性小分子壳聚糖转化率在60％以上。
附图说明
图1是本发明实施例一和实施例二的超声波频率变化图；
图2是本发明实施例三和实施例四的超声波频率变化图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
实施例一：易于农作物吸收的壳聚糖小分子降解方法，以壳聚糖为原料，加入质量为壳聚糖质量0.5倍的去离子水，放入超声波发生器中，超声波辐射60分钟，在超声波辐射过程中，超声波的频率按照正弦函数曲线或矩形波变化，滤除沉淀物，制得成品。
如图1所示，所述超声波的超声频率按照正弦函数曲线变化的范围为10000Hz-80000Hz，周期是10分钟。
所述沉淀作为原料回用。
经试验测定，可溶性小分子壳聚糖转化率在62％以上。
实施例二：易于农作物吸收的壳聚糖小分子降解方法，以壳聚糖为原料，加入质量为壳聚糖质量1.5倍的去离子水，放入超声波发生器中，超声波辐射120分钟，在超声波辐射过程中，超声波的频率按照正弦函数曲线或矩形波变化，滤除沉淀物，制得成品。
如图1所示，所述超声波的超声频率按照正弦函数曲线变化的范围为10000Hz-80000Hz，周期是10分钟。
所述沉淀作为原料回用。
经试验测定，可溶性小分子壳聚糖转化率在70％以上。
实施例三：易于农作物吸收的壳聚糖小分子降解方法，以壳聚糖为原料，加入质量为壳聚糖质量0.5倍的去离子水，放入超声波发生器中，超声波辐射60分钟，在超声波辐射过程中，超声波的频率按照正弦函数曲线或矩形波变化，滤除沉淀物，制得成品。
如图2所示，所述超声波的超声频率按照矩形波变化变化的最低频率为10000Hz，最高频率为80000Hz，周期是10分钟。
所述沉淀作为原料回用。
经试验测定，可溶性小分子壳聚糖转化率在61％以上。
实施例四：易于农作物吸收的壳聚糖小分子降解方法，以壳聚糖为原料，加入质量为壳聚糖质量1.5倍的去离子水，放入超声波发生器中，超声波辐射120分钟，在超声波辐射过程中，超声波的频率按照正弦函数曲线或矩形波变化，滤除沉淀物，制得成品。
如图2所示，所述超声波的超声频率按照矩形波变化变化的最低频率为10000Hz，最高频率为80000Hz，周期是10分钟。
所述沉淀作为原料回用。
经试验测定，可溶性小分子壳聚糖转化率在67％以上。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.易于农作物吸收的壳聚糖小分子降解方法，其特征在于：以壳聚糖为原料，加入质量为壳聚糖质量0.5-1.5倍的去离子水，放入超声波发生器中，超声波辐射60-120分钟，在超声波辐射过程中，超声波的频率按照正弦函数曲线或矩形波变化，滤除沉淀物，制得成品；
所述超声波的超声频率按照正弦函数曲线变化的范围为10000Hz-80000Hz，周期是10分钟；
所述超声波的超声频率按照矩形波变化变化的最低频率为10000Hz，最高频率为80000Hz，周期是10分钟。
2.如权利要求1所述的易于农作物吸收的壳聚糖小分子降解方法，其特征在于：所述沉淀作为原料回用。
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