CN102898536A

CN102898536A - 一种降解浒苔多糖的方法

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Publication number: CN102898536A
Application number: CN2012103989863A
Authority: CN
Inventors: 李鹏程; 李冰; 刘松; 邢荣娥; 于华华; 李克成; 王雪芹; 秦玉坤; 李荣锋; 魏振华
Original assignee: Institute of Oceanology of CAS
Current assignee: Institute of Oceanology of CAS
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2032-10-19
Also published as: CN102898536B

Abstract

本发明属于海洋化学工程技术，具体涉及一种降解浒苔多糖的方法。具体为将浒苔多糖溶液中加入盐酸和双氧水，在微波辅助下进行降解反应，即得到分子量为3-400K Da的低分子量浒苔多糖或寡糖。本发明与传统加热反应相比，所得浒苔多糖分子量较低，作用时间大大缩短，所得到的低分子量浒苔多糖、寡糖，基本化学结构与初始制备的浒苔多糖原料相比没有明显差异。

Description

一种降解浒苔多糖的方法

技术领域

本发明属于海洋化学工程技术，具体涉及一种微波控温辅助盐酸、过氧化氢降解浒苔多糖的方法。

背景技术

浒苔多糖是一种来源于海洋大型绿藻浒苔属的水溶性硫酸杂多糖，通过线性β-1,4糖苷键连接的木葡聚糖、葡萄糖醛酸聚糖和纤维素。基于浒苔多糖的性质，浒苔工业上被用于造纸和沼气生产。浒苔多糖还具有很多生理功能：降血脂、提高超氧化物歧化酶（SOD）活力、降低脂质过氧化（LPO）、消炎、抑制皮肤癌等，并可用作生产膳食纤维。浒苔多糖原料制备简单，且安全无毒，在食品医药，农业，材料科学领域具有很大的应用潜力。

浒苔多糖是生物大分子，其分子结构和分子量呈现出很大的不均一性，并且具有成凝胶性质，溶解度较差，而且不同分子量浒苔多糖的生理功能也不相同。通过选择适宜的方法对多糖进行降解，可以得到适宜分子量的高效的多糖片断或寡糖，减小多糖粘度，增强水溶性，提高生物活性，有利于生物体吸收利用，降低多糖在应用中可能产生的抗原性和毒副作用。

虽然针对浒苔多糖降解方法未见报道，但是对于低分子量的海藻多糖的制备方法可分为酶解法、物理法和化学法三种。其中，酶解法条件温和专一性较强，但是成本高而且易引入蛋白，影响产品品质。单纯的物理方法降解易使分子链上任何一处同类化学键都有均等的断裂机会，容易引起一些交联和支化反应。化学法主要涉及酸解和氧化降解，酸解中使用大量挥发性的强酸，造成环境污染，且降解产物不均匀；氧化降解方法是一种低成本而又环保的方法，然而单独使用过氧化氢降解海藻多糖速率慢，且高浓度的过氧化氢会带来多糖结构的破坏。鉴于此前对海藻多糖降解的研究，通过各种方法融合减少酸用量，提高过氧化氢的降解速率，缓和降解条件从而避免降解过程对浒苔结构的破坏，提高产率具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种微波控温辅助盐酸、过氧化氢降解浒苔多糖的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种降解浒苔多糖的方法,将浒苔多糖溶液中加入盐酸和双氧水，在微波辅助下进行降解反应，即得到得分子量为3-400KDa的低分子量浒苔多糖或寡糖。

所述浒苔多糖溶液中加入盐酸、双氧水，在微波辅助下加热进行降解反应，反应后溶液用碱液中和至中性，透析浓缩，醇沉，离心收集沉淀，冷冻干燥即得到分子量为3-400KDa的低分子量浒苔多糖或寡糖。

所述浒苔多糖溶液中依次加入盐酸和双氧水，而后反应体系溶液在功率100-1000W的微波辅助下，以60-90℃降解5-60min，分别得分子量为3-400KDa的低分子量浒苔多糖或寡糖。

所述降解反应体系中盐酸的终浓度为0.01-1mol/L；双氧水的加入量为浒苔多糖溶液体积分数的1％-6％。

所述降解反应体系中盐酸的终浓度为1mol/L；双氧水的加入量为浒苔多糖溶液体积分数的3％。

反应原理：过氧化氢可以解离出羟自由基和超氧自由基，这些自由基能够攻击糖苷键是糖链降解，然而在高温、高过氧化氢浓度以及高酸度下降解会伴随氧化等一些副反应破坏多糖结构，引起硫酸根等活性基团的解离。在微波条件下，微波可以降低反应活化能从而大大促进降解速率。物理波长辐射可以促进盐酸、过氧化氢的解离，进而减少盐酸使用量，提高过氧化氢的利用率，大大降低盐酸和过氧化氢的使用浓度。另外，通过微波内部加热方式来控制反应温度，亦能够减少副反应的发生。所以，采用微波控温辅助过氧化氢方式，能够快速降解浒苔多糖并缓和降解条件从而保护浒苔多糖的基本结构和活性基团。

本发明的优点

1.本发明采用微波辅助盐酸、过氧化氢降解浒苔多糖，反应速率提高，反应快速，所需时间短，有效的改善反应条件。

2.采用微波反应工作站，与传统加热相比，温度相同的情况下所用过氧化氢浓度低，极大的降低了浒苔多糖分子量，使得浒苔多糖的氧化降解在缓和的条件下进行，所得到的低分子量浒苔多糖、寡糖的化学结构以及活性基团基本没有被破坏。

附图说明

图1为本发明实例提供的一定盐酸、过氧化氢浓度及温度下，微波辅助(●)和传统加热(■)两种方法对浒苔多糖降解的影响。

图2为本发明实施例提供的浒苔多糖原料（IEP）以及微波辅助过氧化氢降解制备的低分子量浒苔多糖、寡糖的凝胶排阻色谱图谱,其中，图2A IEP谱图为使用浒苔多糖原料的凝胶排阻色谱图，图2B、C、D谱图分别为实施例2-4中得到的分子量为247.0KDa、19.02KDa和5.03KDa浒苔多糖、寡糖的凝胶排阻图谱。

图3为本发明实施例提供的微波辅助盐酸、过氧化氢降解制备的低分子量的浒苔多糖红外光谱图，图3中IEP标记谱图为使用浒苔多糖原料的红外光谱图，图3中247.0KDa、19.02KDa和5.03KDa标记谱图分别为实施例2-4中得到的浒苔多糖、寡糖的红外光谱图。

表1浒苔多糖原料（IEP）及分子量为247.0、19.02和5.03KDa的浒苔多糖、寡糖的化学组成。

具体实施例

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明，并且本发明的保护范围不仅局限于以下实施例。

降解浒苔多糖的方法，将高分子量浒苔多糖溶解后加入盐酸、双氧水，在微波辅助下反应，控制反应温度，根据不同的降解时间得不同分子量的浒苔多糖、寡糖。

在微波反应后溶液用碱液中和至中性，透析浓缩，醇沉，离心收集沉淀，冷冻干燥即得到不同分子量的浒苔多糖和寡糖。

所述高分子量浒苔多糖使用前，将浒苔多糖用蒸馏水加热使浒苔多糖溶解，而后冷却至室温，待用。

实施例1

将高分子量浒苔多糖（>1500KDa）0.5g溶解于50ml蒸馏水中，向浒苔多糖溶液中加入浓盐酸4.2ml和30％（质量分数）的双氧水1.5ml，而后以功率600W的微波下在70℃，降解5-60min，根据不同的降解时间得到的低分子量浒苔多糖、寡糖；所得的不同低分子量浒苔多糖、寡糖利用凝胶排阻色谱测定其分子量（参见图1）。

同时将高分子量浒苔多糖（>1500KDa）0.5g溶解于50ml蒸馏水中，向浒苔多糖溶液中加入浓盐酸4.2ml和30％（质量分数）的双氧水1.5ml，而后采用传统加热方式进行浒苔多糖的降解，控制反应温度为70℃，降解5-60min，得低分子量浒苔多糖、寡糖，所得低分子量浒苔多糖、寡糖利用凝胶排阻色谱测定其分子量(参见图1)。

如图1所示，在温度和降解时间相同的条件下，使用微波辅助盐酸、过氧化氢降解所得到的浒苔多糖分子量要明显低于传统加热模式。

实施例2

将高分子量浒苔多糖（>1500KDa）0.5g溶解于50ml蒸馏水中，向浒苔多糖溶液中加入4.2ml浓盐酸和质量分数30％双氧水1.5ml，在微波功率600W，反应温度60℃，降解15min，将反应后溶液用NaOH(2mol/L)中和至中性后，透析浓缩，加入浓缩物4倍体积的95％乙醇进行沉淀，而后以3000r/min速度离心收集沉淀，冷冻干燥即得低分子量的浒苔多糖。将所得到的产物利用凝胶排阻色谱测定其分子量为247.0KDa（图2所示），其化学组成如表1所示，降解产物的红外光谱与原料浒苔多糖原料的红外光谱比较（图3所示），发现原料浒苔多糖的特征吸收峰845cm^-1(C-O-S)，1248cm^-1(S=O)，1642cm^-1(C=O)，在降解后依然存在，说明在微波辅助降解后浒苔多糖的基本结构和活性基团没有被破坏。

实施例3

将高分子量浒苔多糖（>1500KDa）0.5g溶解于50ml蒸馏水中，向浒苔多糖溶液中加入4.2ml浓盐酸和1.5ml质量分数30％双氧水，在微波功率600W，反应温度70℃下，降解30min，将反应后溶液用碱液NaOH(2mol/L)中和至中性后，透析浓缩，加入浓缩物4倍体积的95％乙醇沉淀，而后以3000r/min速度离心收集沉淀，冷冻干燥即得低分子量的浒苔多糖。将所得到的产物利用凝胶排阻色谱测定其分子量为19.02KDa（图2所示），其化学组成如表1所示，降解产物的红外光谱与初始浒苔多糖原料的红外光谱比较（图3所示）发现原料浒苔多糖的特征吸收峰845cm^-1(C–O–S)，1248cm^-1(S=O)，1642cm^-1(C=O)，在降解后依然存在，说明在微波辅助降解后浒苔多糖的基本结构和活性基团没有被破坏。

实施例4

将高分子量浒苔多糖（>1500KDa）0.5g溶解于50ml蒸馏水中，向浒苔多糖溶液中加入4.2ml浓盐酸和1.5ml质量分数30％双氧水，在微波功率600W，反应温度80℃下，降解30min，将反应后溶液用碱液NaOH(2mol/L)中和至中性后，透析浓缩，加入浓缩物4倍体积的95％乙醇沉淀，而后以3000r/min速度收集沉淀，冷冻干燥即得低分子量的浒苔多糖。将所得到的产物利用凝胶排阻色谱测定其分子量为5.03KDa（图2所示），其化学组成如表1所示，降解产物的红外光谱与初始浒苔多糖原料的红外光谱比较（图3所示）发现原料浒苔多糖的特征吸收峰845cm^-1(C–O–S)，1248cm^-1(S=O)，1642cm^-1(C=O)，在降解后依然存在，说明微波辅助降解后浒苔多糖的基本结构和活性基团没有被破坏。

表1浒苔多糖原料及分子量为247.0、19.02和5.03KDa的浒苔多糖、寡糖的化学组成

实施例5

将浒苔多糖溶液中加入盐酸、双氧水，而后反应体系溶液在功率200W的微波辅助下，以60℃降解5min，分别得分子量为3-400KDa的低分子量浒苔多糖或寡糖。

所述降解反应体系中盐酸的终浓度浓度为0.01mol/L；双氧水的加入量为浒苔多糖溶液体积分数的6％。

实施例6

将浒苔多糖溶液中加入盐酸、双氧水，而后反应体系溶液在功率800W的微波辅助下，以90℃降解5min，分别得分子量为3-400KDa的低分子量浒苔多糖或寡糖。

所述降解反应体系中盐酸的终浓度浓度为0.1mol/L；双氧水的加入量为浒苔多糖溶液体积分数的4％。

Claims

1.一种降解浒苔多糖的方法,其特征在于：将浒苔多糖溶液中加入盐酸和双氧水，在微波辅助下进行降解反应，即得到得分子量为3-400KDa的低分子量浒苔多糖或寡糖。

2.按权利要求1所述的降解浒苔多糖的方法,其特征在于：所述浒苔多糖溶液中加入盐酸、双氧水，在微波辅助下加热进行降解反应，反应后溶液用碱液中和至中性，透析浓缩，醇沉，离心收集沉淀，冷冻干燥即得到分子量为3-400KDa的低分子量浒苔多糖或寡糖。

3.按照权利要求1或2所述的降解浒苔多糖的方法，其特征在于：所述浒苔多糖溶液中依次加入盐酸和双氧水，而后反应体系溶液在功率100-1000W的微波辅助下，以60-90℃降解5-60min，分别得分子量为3-400KDa的低分子量浒苔多糖或寡糖。

4.按照权利要求3所述的降解浒苔多糖的方法，其特征在于：所述降解反应体系中盐酸的终浓度为0.01-1mol/L；双氧水的加入量为浒苔多糖溶液体积分数的1％-6％。

5.按照权利要求3所述的降解浒苔多糖的方法，其特征在于：所述降解反应体系中盐酸的终浓度为1mol/L；双氧水的加入量为浒苔多糖溶液体积分数的3％。