CN103073600A - 一种制备水溶性壳寡糖的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备水溶性壳寡糖的方法，将初步处理的原料高分子壳聚糖置于纯水中浸泡，然后将浸泡过后的混合液放置于微波发生器上进行隧道式连续微波处理；将微波处理后所得的混合液用食品级双氧水进行降解处理，通过纳米膜分离得到分子量低的壳寡糖粗品和滤液，其中滤液被送至初始浸泡步骤继续使用，对壳寡糖粗品提纯得到壳寡糖成品。有益效果：使用隧道式连续微波处理，使得浸泡在溶液中的壳聚糖受到均匀辐射，缩短了微波的辐射时间，使微波降解程度更完全，在提纯过程中使用纳米膜过滤法代替醇析法，避免了因存储、使用大量乙醇带来的潜在威胁，同时减少了工艺成本。
Description
技术领域
本发明属于高分子糖类的降解领域，尤其涉及一种制备水溶性壳寡糖的方法。
背景技术
壳寡糖也叫壳聚寡糖，也称几丁寡糖，学名β-1，4-寡糖-葡萄糖胺，是将壳聚糖经处理而得到的一种全新的产品，水溶性较好、功能作用大、生物活性高的低分子量产品。它具有壳聚糖所没有的较高溶解度和容易被生物体吸收等诸多独特的功能，其作用为壳聚糖的14倍。
目前，壳寡糖的制备方法主要有化学法、酶解法、物理法。其中化学法主要有酸降解法和氧化降解法，官能团进攻壳聚糖分子中的众多游离氨基，使壳聚糖解聚，但单一化学讲解法不易控制、且会产生污染源；酶降解法利用生物酶的特性完成降解壳聚糖的目的，但由于酶的单一性造成降解的成本较高；物理法主要有辐射法、光降解法、超声波讲解法和微波降解法，其中微波降解法的主要机理为：微波诱导粒子移动或者旋转，导致极性粒子产生偏振现象，使分子间发生摩擦、产生热量，分子转变为自由基，生成低聚壳聚糖。微波辐射降解具有操作简便、反应时间短、能源使用率高等优点，但缺点是由于微波使升温过快，导致单体挥发，反应不充分等。
因此更多是将微波降解法和氧化降解法组合使用，但现有的两者组合方式在降解过程中会造成原料壳聚糖的浪费，并因为使用溶剂的问题造成仪器的侵蚀，而且在现有的提纯壳寡糖的过程中，大多使用醇析方法提纯，这会造成在工业应用时大量的使用易燃易爆的危险品无水乙醇，使得危险性和成本大大提高。
发明内容
针对已有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种制备水溶性壳寡糖的方法，解决现有方法降解过程不彻底，原料浪费，提纯过程成本高、危险性大等问题。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种制备水溶性壳寡糖的方法，包括以下步骤：将初步处理的原料高分子壳聚糖置于纯水中浸泡，浸泡时间为6~12h，纯水完全覆盖壳聚糖即可；然后将浸泡过后的混合液放置于微波发生器上进行隧道式连续微波处理，微波辐射的时间为5~180min，微波辐射的温度为80~150℃，因为不是箱式微波处理，而是原料连续通过的隧道式微波处理，因此辐射时间短，处理均匀，无死角。
将微波处理后所得的混合液用食品级双氧水进行降解处理，食品级双氧水与混合液的体积比为1：2~1：3.5，食品级双氧水降解处理过程中加入了蒸馏水，通过纳米膜过滤分离得到分子量低的壳寡糖粗品和滤液，纳米膜孔径不小于水分子直径且小于壳寡糖分子直径，还可以通过对产品的具体要求，对产品分层次的进行筛选和分离，根据钠膜的不同分子量的大小进行分离，可以分离出有效的壳寡糖活性成分，提高壳寡糖的功能效用。
膜过滤后，其中滤液被送至初始浸泡步骤继续循环使用；壳寡糖粗品用纯水洗涤除去杂质，对洗涤后的溶液高速离心、浓缩、用离子水再次洗涤、低温（20~120℃）真空干燥（在正常温度、压力下，水的沸点是100℃，我们通过抽真空方式，使水在较低的温度下达到沸点），低温真空干燥分为三段：在第一段的时候抽真空将温度提升至20℃，使水达到在一定真空度的沸点降低；第二段的时候抽真空将温度上升至25℃，水在此真空度和温度下达到沸点，水分开始蒸发，干燥；第三段持续有效的抽真空，并且达到连续出料。通过很高的真空度降低物料的蒸发温度，从而从物料中脱出水分，最后粉碎得到壳寡糖成品。
本发明的有益效果：本发明微波处理中使用隧道式连续微波处理，使得浸泡在溶液中的壳聚糖受到均匀辐射，缩短了微波的辐射时间，使微波降解程度更完全，在提纯过程中使用纳米膜过滤法代替醇析法，避免了因存储、使用大量乙醇带来的潜在威胁，同时减少了工艺成本。
附图说明
图1为本发明方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步说明本发明是如何实现的。
实施例1
将原料高分子壳聚糖1kg经初步处理后置于纯水中浸泡6h，形成壳聚糖和纯水的混合液1000ml，然后将浸泡过后的混合液放置于微波发生器上进行隧道式连续微波处理，可确保浸泡的壳聚糖受到的微波辐射均匀，其中微波辐射的时间为5min，微波辐射的温度为130℃；微波辐射后得到的溶液用3000ml的食品级双氧水对混合液进行降解处理，食品级双氧水降解过程中加入了蒸馏水，待反应完全后，纳米膜过滤分离得到分子量低的壳寡糖粗品和滤液，所得滤液可送至浸泡过程重复使用；壳寡糖粗品用纯水洗涤除去杂质，对洗涤后的溶液高速离心、浓缩，将浓缩后的产品用离子水再次洗涤、分3段对壳寡糖液体进行干燥：在第一段的时候抽真空将温度提升至20℃，使水达到在一定真空度的沸点降低，第二段的时候抽真空将温度上升至25℃，真空度达到水的沸点，水分开始蒸发，干燥。第三段持续有效的抽真空，并且达到连续出料。通过很高的真空度降低物料的蒸发温度，从而从物料中脱出水分，达到脱水干燥的目的，最后粉碎得到壳寡糖产品0.6kg，产率为60%。
实施例2
将原料高分子壳聚糖1kg经初步处理后置于纯水中浸泡8h，形成壳聚糖和纯水的混合液1000ml，然后将浸泡过后所得的混合液放置于微波发生器上进行隧道式连续微波处理，可确保浸泡的壳聚糖受到的微波辐射均匀，其中微波辐射的时间为30min，微波辐射的温度为120℃；微波辐射后得到的溶液用2500ml的食品级双氧水对混合液进行降解处理，食品级双氧水降解过程中加入了蒸馏水，待反应完全后，纳米膜过滤分离得到分子量低的壳寡糖粗品和滤液，所得滤液可送至浸泡过程重复使用；壳寡糖粗品用纯水洗涤除去杂质，对洗涤后的溶液高速离心、浓缩，将浓缩后的产品用离子水再次洗涤，分3段对壳寡糖液体进行低温真空干燥：在第一段的时候抽真空将温度提升至20℃，使水达到在一定真空度的沸点降低，第二段的时候抽真空将温度上升至25℃，真空度达到水的沸点，水分开始蒸发，干燥。第三段持续有效的抽真空，并且达到连续出料。最后粉碎得到壳寡糖产品0.55kg，产率为55%。
实施例3
将原料高分子壳聚糖1kg经初步处理后置于纯水中浸泡10h，形成壳聚糖和纯水的混合液1000ml，然后将浸泡过后所得的混合液放置于微波发生器上进行隧道式连续微波处理，可确保浸泡的壳聚糖受到的微波辐射均匀，其中微波辐射的时间为60min，微波辐射的温度为100℃；微波辐射后得到的溶液用2000ml的食品级双氧水对混合液进行降解处理，食品级双氧水降解过程中加入了蒸馏水，待反应完全后，通过纳米膜过滤分离得到分子量低的壳寡糖粗品和滤液，所得滤液可送至浸泡过程重复使用；壳寡糖粗品用纯水洗涤除去杂质，对洗涤后的溶液高速离心、浓缩，将浓缩后的产品用离子水再次洗涤，分3段对壳寡糖液体进行低温真空干燥：在第一段的时候抽真空将温度提升至20℃，使水达到在一定真空度的沸点降低，第二段的时候抽真空将温度上升至25℃，真空度达到水的沸点，水分开始蒸发，干燥。第三段持续有效的抽真空，并且达到连续出料。最后粉碎得到壳寡糖产品0.5kg，产率为50%。
实施例4
将原料高分子壳聚糖1kg经初步处理后置于纯水中浸泡12h，形成壳聚糖和纯水的混合液1000ml，然后将浸泡过后所得的混合液放置于微波发生器上进行隧道式连续微波处理，可确保浸泡的壳聚糖受到的微波辐射均匀，其中微波辐射的时间为180min，微波辐射的温度为80℃；微波辐射后得到的溶液用3500ml的食品级双氧水对混合液进行降解处理，食品级双氧水降解过程中加入了蒸馏水，待反应完全后，通过纳米膜过滤分离得到分子量低的壳寡糖粗品和滤液，所得滤液可送至浸泡过程重复使用；壳寡糖粗品用纯水洗涤除去杂质，对洗涤后的溶液高速离心、浓缩，将浓缩后的产品用离子水再次洗涤，分3段对壳寡糖液体进行低温真空干燥：我们在第一段的时候抽真空将温度提升至20℃，使水达到在一定真空度的沸点降低，第二段的时候抽真空将温度上升至25℃，真空度达到水的沸点，水分开始蒸发，干燥。第三段持续有效的抽真空，并且达到连续出料。最后粉碎得到壳寡糖产品0.45kg，产率为45%。
本发明方法所制得的壳寡糖产品的性能指标如下：
| 检测项目 | 检测结果 |
| 形状 | 粉末，颗粒状 |
| 颜色 | 微白色或浅黄色 |
| 气味 | 略有异味 |
| 分子量 | ≤1500 |
| 聚合度 | 2~19 |
| 颗粒度 | ≥80目 |
| 黏度（mpa﹒s） | 50~500 |
| 水分 | ≤10.0% |
| 灰分 | ≤0.5% |
| 溶解度 | 99% |
| Ph | 5.5~8.0 |
| 重金属含量（ppm）pb | ≤5 |
| 汞（ppm | ≤3 |
| 砷含量（ppm） | ≤0.5 |
| 大肠杆菌 | 不得检出 |
| 菌落总数（cfu/g） | ≤500 |
| 毒性 | 无毒 |
Claims (7)
1.一种制备水溶性壳寡糖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1).用纯水浸泡经初步处理的原料高分子壳聚糖，纯水用量至少覆盖原料；
2).浸泡过后的混合液放置于微波发生器中进行隧道式连续微波处理；
3).微波处理后的混合液用食品级双氧水进行降解处理后，通过纳米膜过滤分离得到分子量低的壳寡糖粗品和滤液；
4).将壳聚糖粗品液体进行液体洗涤，再通过离心机进行浓缩处理、低温真空干燥、粉碎得到壳寡糖成品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：原料高分子壳聚糖在纯水中的浸泡时间为6~12h。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述混合液进行微波处理的时间为5~180min，微波辐射的温度为50~150℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述食品级双氧水与混合液的体积比为1：2~1：3.5。
5.根据权利要求1或4所述的方法,其特征在于：在食品级双氧水降解处理过程中加入了蒸馏水。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于：所述纳米膜孔径不小于水分子直径，小于壳寡糖分子直径。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于：所述3）步骤分离得到的滤液循环使用，用于浸泡经初步处理的原料高分子壳聚糖。
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