CN106191914B - 一种制备低分子量多糖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备低分子量多糖的方法，具体为，将浓度为40‑300mg/mL的大分子量多糖溶液通入设有阴、阳极的电解槽中，调节溶液为酸性，按照2.0‑20.0L氧气/L多糖溶液的量，向阴极通入氧气，通入直流电并控制阴极电流密度为5‑20mA/cm2，在此条件下，进行降解，收集电解液，即得。本发明所述的方法工艺操作简单，省时高效，有利于扩大规模生产；且反应条件温和，对环境污染小；重要的是，与酸法降解和过氧化氢降解法相比，电Fenton法对多糖的降解率高，且得到的低分子量多糖分子量范围更窄。

Description

一种制备低分子量多糖的方法
技术领域
本发明涉及医药原料生产领域，具体涉及一种制备低分子量多糖的方法。
背景技术
多糖是由多个单糖分子缩合、失水而成，是一类分子结构复杂且庞大的糖类物质，活性多糖是指某种具有特殊生理活性的多糖化合物，具有调节人体生理节奏的功能。研究表明，多糖的生物活性与其分子量密切相关，分子量越大，分子体积越大，且溶解性差，随着分子量的增大，多糖溶液的粘度增高，不利于多糖跨越多重细胞膜障碍进入生物体内发挥生物学活性。因此，对大分子量多糖进行降解获得低分子量多糖，使其更好的发挥生物学活性，具有重要的价值。
现有技术报道的多糖降解方法有物理降解法、化学降解法和酶降解法。物理降解法如超声波法，可以把大分子量的多糖降解，但此法对设备要求较高，无法达到工业化生产。酶降解法是用专一性的糖苷酶断开多糖分子中的一个糖苷键来达到降解多糖的目的，或用非专一性的其他酶对多糖进行降解。酶降解法反应条件温和，无需加入其他反应试剂，且没有副产物生成，但目前没有成熟的酶，能够用于工业化降解；化学降解法主要包括酸降解法和过氧化氢降解法。酸降解法是利用酸性条件下多糖分子的糖苷键水解而造成糖链断裂的方法，一般采用盐酸，硫酸水解，此外，也有用三氟乙酸，乙酸，氢氟酸等水解多糖，是较为经典的降解多糖的方法。但是，酸降解法糖苷键断裂是随机的，产物分子量分布范围较广，对产物的结构和活性具有破坏性。过氧化氢降解法需要使用过氧化氢，过氧化氢在贮存和运输过程中存在着潜在的危险、且降解率低，不适宜工业化扩大生产。
因此，提出一种适宜于工业化生产的将大分子量多糖降解为低分子量多糖的方法很有必要。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种制备低分子量多糖的方法，该方法能够很好的克服现有技术存在的缺陷，具有易于工业化，降解率高，降解得到的产物分子量范围分布窄的优势。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种制备低分子量多糖的方法，包括采用电Fenton法将大分子量多糖降解为低分子量多糖的步骤；
所述电Fenton法的操作为：将浓度为40-300mg/mL的大分子量多糖溶液通入设有阴、阳极的电解槽中，调节溶液为酸性，按照2.0-20.0L氧气/L多糖溶液的量，向阴极通入氧气，通入直流电并控制阴极电流密度为5-20mA/cm2，在此条件下，进行降解，收集电解液，即得。
本发明所述的大分子量多糖溶液可以水为溶剂，即将大分子量多糖在加热条件下溶于水中，调节pH值为酸性，即可得到均匀的多糖溶液，该溶液即可作为电解液。但由于多糖分子量大，粘度大，直接以水为溶剂，多糖的溶解性较差，降解效果不理想。
本发明优选地，所述大分子量多糖溶液通过如下方法配制而成：先用相当于多糖重量0.8-2倍重量的乙醇分散多糖，然后加入水使多糖相对于水的浓度为40-300mg/mL，即得。
进一步优选地，多糖相对于水的浓度为60-200mg/mL。
此种方法先将多糖分散在乙醇中，有助于形成均匀的多糖悬浊液，然后再加入水，此种情况下，多糖能够均匀分散在水中，解决了由于多糖分子量大、粘度大造成的溶解度低的问题，极大促进了后续电解的进行。且该种溶液配制方法在常温下即可进行，不用通过加热水促进多糖溶解的步骤，具有操作简单，节省能源的优势。
发明人进一步研究发现，pH值对多糖的降解有重要影响，pH值偏低或偏高均不利于多糖的降解，当pH为2-4时，降解率较高；当pH为2.5-3.5，尤其为3时，降解效率最高，因此，本发明优选的pH值为2-4，进一步优选为2.5-3.5，最优选为3。
在生产过程中，可以采用曝气装置向电解槽中鼓入氧气。优选地，采用含有至少一个通气孔的曝气装置向所述阴极通入氧气，通气孔的数量依据电解的规模而定，即当电解的多糖溶液量大时，可采用多个通气孔同时鼓入氧气的方式，电解的多糖溶液少时，可采用较少通气孔同时鼓入氧气的方式。多个通气孔同时鼓气有助于氧气均匀分布在阴极极片周围均匀产生HO·。进一步优选地，每个通气孔中氧气的通入速度为0.2-1.0L/min(优选0.6-0.8L/min，最优选0.7L/min)。
本领域技术人员可以理解，用空气替代氧气同样可以实现上述目的，在具体应用时，可采用增大空气通入量的手段达到与通入纯氧气量相同的目的。
优选地，在电解时，可在所述多糖溶液中加入电解质，加入电解质可增加溶液的导电性，有助于电解的顺利进行。针对于本发明40-300mg/mL的多糖溶液，优选采用硫酸钠或氯化钠作为电解质，且当电解质的浓度为0.01-0.3mol/L(优选0.02-0.1mol/L)时，电解效果最佳。
优选地，所述阳极材质为铁，所述阴极材质为石墨。阴极材质进一步优选为多孔石墨。
优选地，上述电Fenton操作在搅拌条件下进行，搅拌状态有助于多糖分子更充分的与HO·接触，促进降解。搅拌速度优选为100-600rpm。
本发明较佳的电Fenton操作包括如下步骤：
(1)配制多糖溶液：先用相当于多糖0.8-2.0倍重量的乙醇分散多糖，然后加入水使多糖相对于水的浓度为60-200mg/mL，调节pH值为2-4，即得；
(2)电解：以铁为阳极，石墨为阴极，将配制好的多糖溶液加入电解槽中，加入硫酸钠或氯化钠，并调节其浓度为0.02-0.1mol/L；按照4.0-10.0L氧气/L多糖溶液的量向阴极通入氧气，并控制阴极电流密度为9-15mA/cm2，搅拌状态下，进行电解，收集电解液，即得。
本发明所述的大分子量多糖可采用普通市售产品，或者，可按照现有技术公开的手段提取得到，对大分子量多糖的种类没有特别限定，该方法可用于降解本领域常用/公知的各种大分子量多糖。特别地，本发明所述的方法对含有β-1,4-糖苷键的多糖，含β-1,3-糖苷键的多糖，含α-1,3糖苷键的多糖，或褐藻多糖具有良好的降解效果；更特别地，本发明所述的方法对褐藻多糖、香菇多糖，云芝多糖，茯苓多糖、银耳多糖、魔芋多糖有极佳的降解效果。
其中，褐藻多糖硫酸酯因其独特的分子结构和生理活性，尤其是提高免疫力、抗凝血、抗血栓、抗肿瘤、抗病毒方面的独特活性引起了人们的广泛关注；香菇多糖具有抗病毒、抗肿瘤、调节免疫功能和刺激干扰素形成等作用；云芝多糖具有极强烈的抑制癌细胞活性的功效；茯苓多糖具有免疫增强活性，可用于抗病毒，抗肿瘤，减轻放、化疗副作用的功效；银耳多糖由改善机体免疫功能及提升白细胞的作用；有抗氧化作用，可清除自由基对机体的破坏，防老抗衰；银耳多糖在治疗高血脂，高胆固醇症方面也有很好的效果，能明显延长血栓的形成时间，降低血小板粘附率和血液粘度，有防治心血管疾病的作用；魔芋多糖(KGM)是来源于天南星科魔芋属植物魔芋的一种天然高分子杂多糖，是由β-D-葡萄糖和β-D-甘露糖以β-1,4-糖苷键结合形成的多糖，魔芋多糖具有清理肠道，提高耐糖能力，防止肥胖，改善胆固醇代谢等功能，能够降低血压血脂，在治疗糖尿病方面也有很好的疗效。因此，得到分子量分布更窄的上述低分子量多糖，对于疾病的预防和治疗具有极大的意义。
发明人经过大量研究发现，针对不同的多糖类型，通过对反应条件的进一步优化，能够取得最佳的降解效果。具体而言：
当所述多糖为含有β-1,3-糖苷键的多糖时，控制多糖浓度为60-200mg/mL，通入氧气的量为：4.0-8.0L/L多糖溶液，阴极电流密度为9-14mA/cm2，效果最佳；
更具体地，
当所述多糖为香菇多糖时，多糖溶液浓度为90-160mg/mL，通入氧气的量为：4.0-8.0L/L多糖溶液，阴极电流密度为10.0-12.0mA/cm2；
当所述多糖为茯苓多糖时，多糖溶液浓度为80-200mg/mL所述通入氧气的量为：6.0-8.0L/L多糖溶液，阴极电流密度为12-14mA/cm2；
当所述多糖为云芝多糖时，多糖溶液浓度为110-130mg/mL，所述通入氧气的量为：6.0-8.0L/L多糖溶液，阴极电流密度为12-14mA/cm2。
当所述多糖为含有α-1,3-糖苷键的多糖时，控制多糖浓度为60-200mg/mL，通入氧气的量为：4.0-7.0L/L多糖溶液，阴极电流密度为10-12mA/cm2，效果最佳；
更具体地，
当所述多糖为银耳多糖时，控制多糖溶液浓度为180-200mg/mL，通入氧气的量为：4.0-7.0L/L多糖溶液，阴极电流密度为10-12mA/cm2。
当所述多糖为含有β-1,4-糖苷键的多糖时，控制多糖浓度为80-180mg/mL，通入氧气的量为：4.0-6.0L/L多糖溶液，阴极电流密度为10-13mA/cm2，效果最佳。
更具体地，
当所述多糖为魔芋多糖时，控制多糖溶液浓度为160-180mg/mL，通入氧气的量为：4.0-6.0L/L多糖溶液，阴极电流密度为10-13mA/cm2。
更具体地，
当所述多糖为褐藻多糖时，控制多糖溶液浓度为60-100mg/mL，通入氧气的量为：4.0-10.0L/L多糖溶液，阴极电流密度为10-18mA/cm2；
进一步优选地，当所述多糖为褐藻多糖时，控制多糖溶液浓度为60-100mg/mL，通入氧气的量为：4.0-8.0L/L多糖溶液，阴极电流密度为11-13mA/cm2。
当所述多糖为褐藻多糖时，所述大分子量粗褐藻多糖优选通过如下方法制备得到：将海带粉碎后，以水为溶剂进行超高压提取；将所得提取液调为酸性，静置，离心，取清液；将所述清液调为中性，脱色；向所得脱色液中加入乙醇，静置，离心，收集沉淀，即得。
所述超高压提取的条件优选为：在100-600MPa压力下提取1-5min，重复上述操作1-4次。
所述超高压提取的条件进一步优选为：在400-600MPa压力下提取1-3min，重复上述操作3次。
优选地，向脱色液中加入的乙醇量以使体系中乙醇的体积浓度为60-75％为宜。
本领域技术人员可以理解，在粉碎前还可包括清洗海带除去泥沙的操作。所述“静置”的时间以可以观察到溶液中不再有沉淀产生的时间为准。粉碎得到的颗粒的粒径以10-100目为宜。脱色采用活性炭为吸附剂，其加入量为本领域常规技术人员所知晓。离心的转速以3000-7000rpm为宜。
本发明较佳的粗褐藻多糖制备方法为：将海带粉碎为10-100目的颗粒，按照3-10L水/kg海带的量，加入30-60℃的水，与海带颗粒在100-600MPa压力下提取1-5min，重复上述操作1-4次；调节所得提取液的pH为1-3，静置，离心，取清液；调节所述清液的pH值为中性，采用活性炭脱色，收集脱色液；向所述脱色液中加入乙醇并控制乙醇的体积浓度为60-75％，静置，离心，收集沉淀，即得。
上述提取方法以海带作为原料，具有原料价廉，来源广泛，操作简单，易于工业化的优势。重要的是，上述方法的粗褐藻多糖提取率高，提取得到的产物分子量分布范围适宜，特别适宜作为电Fenton法的原料制备低分子量褐藻多糖硫酸酯。
一般而言，本发明所述的电Fenton法条件对多糖的分子量没有特殊限制，对普通市售产品或按照现有技术公开手段提取得到的产品具有的分子量均具有良好的降解效果。特别地，本发明所述的电Fenton法条件对分子量为200-2000KDa的多糖具有良好的降解效果，具有降解率高，降解得到的低分子量多糖的分子量分布窄，药理活性好的特点。更特别地，本发明所述的方法对分子量为200KDa～1000KDa的褐藻多糖，分子量为400-600KDa的香菇多糖或云芝多糖，或分子量为100-500KDa的茯苓多糖，分子量200-2000KDa(优选400-600KDa)的魔芋多糖，分子量400-560KDa的银耳多糖有极佳的降解效果。
本发明所述的方法还包括从电解液中提取低分子量多糖的步骤，所述“提取”可采用本领域常规技术手段，本发明优选采用超滤膜过滤法进行提取，进一步优选采用截留分子量10KDa-50KDa的超滤膜超滤所述电解液。超滤过后，收集浓缩液，经冷冻干燥，即得。
优选地，为了降低损耗，超滤提取前，调节电解液为中性。
本发明所述的方法工艺操作简单，省时高效，有利于扩大规模生产；且反应条件温和，对环境污染小；重要的是，与酸法降解和过氧化氢降解法相比，电Fenton法对多糖的降解率高，降解分子量相当的多糖的情况下，得到的低分子量多糖的平均分子量范围更窄，药理活性更好。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以相互组合，即得本发明各较佳实施例。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。涉及到的原料或试剂均为已知物质，涉及到的操作如无特殊说明均为本领域常规操作。
实施例1
一种采用电Fenton法降解香菇多糖的方法：称取1600g香菇多糖(分子量500KDa)，分散到1.6Kg无水乙醇中，加入到10L蒸馏水中，制成浓度为160mg/ml的糖溶液，装入体积为30L的电解槽中，称取85.2g硫酸钠溶解于多糖溶液中，用1mol/L盐酸调pH至3。以30cm×20cm铁丝网为阳极，30cm×20cm多孔石墨为阴极，两极间距离为6cm，通入13V直流电，电流密度为10mA/cm2，并用曝气装置以2.0L/min的速度通入净化空气(或以0.6L/min的速度通入氧气，曝气装置含两个通气孔，两个通气孔同时鼓入氧气)，每升粗香菇多糖溶液通入空气的量约为24L(每升粗香菇多糖溶液通入空气的量约为7.2L)，搅拌器以250rpm的速度搅拌，室温条件下电解60min后，停止通电通气，将电解液用1M的氢氧化钠溶液中和至中性后用截留分子量10Kda-30KDa的超滤膜超滤，收集浓缩液，冷冻干燥，得香菇多糖475.68g，用凝胶排阻色谱法测定平均分子量为27.9KDa，降解率为29.73％。
实施例2
一种采用电Fenton法降解香菇多糖的方法：称取900g香菇多糖(分子量500KDa)，分散到0.72Kg无水乙醇中，加入到10L蒸馏水中，制成浓度为90mg/ml的糖溶液，装入体积为30L的电解槽中，称取71g硫酸钠溶解于多糖溶液中，用1mol/L盐酸调pH至3。以20cm×20cm铁丝网为阳极，20cm×20cm多孔石墨为阴极，两极间距离为5cm，通入13V直流电，电流密度为12mA/cm2，并用曝气装置以0.5L/min的速度通入氧气，曝气装置含两个通气孔，两个通气孔同时鼓入氧气，每升粗香菇多糖溶液通入空气的量约为4.0L，搅拌器以250rpm的速度搅拌，室温条件下电解40min后，停止通电通气，将电解液用1M的氢氧化钠溶液中和至中性后用截留分子量10KDa-30KDa的超滤膜超滤，收集浓缩液，冷冻干燥，得香菇多糖212.49g，用凝胶排阻色谱法测定平均分子量为18.6KDa，降解率为23.61％。
实施例3
一种采用电Fenton法降解茯苓多糖的方法：称取2000g茯苓多糖(平均分子量452KDa)，分散到2.0Kg无水乙醇中，加入到10L蒸馏水中，制成浓度为200mg/ml的糖溶液，装入体积为30L的电解槽中，称取99.4g硫酸钠溶解于多糖溶液中，用1mol/L盐酸调pH至3。以30cm×30cm铁丝网为阳极，30cm×30cm多孔石墨为阴极，两极间距离为5cm，通入13V直流电，电流密度为14mA/cm2，并用曝气装置以0.6L/min的速度通入氧气，曝气装置含两个通气孔，两个通气孔同时鼓入氧气，每升粗茯苓多糖溶液通入空气的量约为7.2L，搅拌器以250rpm的速度搅拌，室温条件下电解60min后，停止通电通气，将电解液用1M的氢氧化钠溶液中和至中性后用截留分子量30KDa-50KDa的超滤膜超滤，收集浓缩液，冷冻干燥，茯苓多糖628g，用凝胶排阻色谱法测定平均分子量为32.1KDa，降解率为31.4％。
实施例4
一种采用电Fenton法降解云芝多糖的方法：称取1800g云芝多糖(平均分子量501KDa)，分散到1.8Kg无水乙醇中，加入到15L蒸馏水中，制成浓度为120mg/ml的糖溶液，装入体积为24L的电解槽中，称取127.8g硫酸钠溶解于多糖溶液中，用1mol/L盐酸调pH至3，以30cm×30cm铁丝网为阳极，30cm×30cm多孔石墨为阴极，两极间距离为7cm，通入13V直流电，电流密度为14mA/cm2，并用曝气装置以0.6L/min的速度通入氧气，曝气装置含三个通气孔，三个通气孔同时鼓入氧气，每升粗云芝多糖溶液通入空气的量约为6.0L，搅拌器以250rpm的速度搅拌，室温条件下电解50min后，停止通电通气，将电解液用1M的氢氧化钠溶液中和至中性后用截留分子量10KDa-30KDa的超滤膜超滤，收集浓缩液，冷冻干燥，云芝多糖543.6g，用凝胶排阻色谱法测定平均分子量为19.3KDa，降解率为30.2％。
实施例5
一种采用电Fenton法降解褐藻多糖的方法，包括如下步骤：
(1)称取1.67Kg海带，清洗除去泥沙后，粉碎成50目颗粒，加入10L温度为50℃的水，装入超高压处理设备中，500MPa条件下保压2min，泄压时间为2s，提取后的料液不放出，按照此条件继续超高压提取2次后，放出料液。用1mol/L盐酸将料液的pH调至2，静置至不再产生沉淀，以6000转/min的速度离心，取清液，用1mol/L的氢氧化钠溶液将其pH调至中性后，缓慢加入装有417g活性炭的层析柱中脱色，收集脱色液。向脱色液中加入95％乙醇21.7L，使多糖溶液中乙醇浓度为65％，静置，以6000转/min的速度离心，收集沉淀得到粗褐藻多糖51.77g(3.1％)。
(2)称取2700g步骤(1)方法得到的粗褐藻多糖硫酸酯，分散到2.7Kg无水乙醇中，加入到15L蒸馏水中，制成浓度为180mg/ml的糖溶液，装入体积为24L的电解槽中，称取106.5g硫酸钠溶解于多糖溶液中，用1mol/L盐酸调pH至3。以20cm×20cm铁丝网为阳极，20cm×20cm多孔石墨为阴极，两极间距离为8cm，通入12V直流电，电流密度为10mA/cm2，并用曝气装置以2.2L/min的速度通入净化空气(或以0.7L/min的速度通入氧气，曝气装置含两个通气孔，两个通气孔同时鼓入氧气)，每升粗褐藻多糖溶液通入空气的量约为14.67L(每升粗褐藻多糖溶液通入空气的量约为4.67L)，搅拌器以250rpm的速度搅拌，室温条件下电解50min后，停止通电通气，将电解液用1M的氢氧化钠溶液中和至中性后用截留分子量30KDa-50KDa的超滤膜超滤，收集浓缩液，冷冻干燥，褐藻多糖硫酸酯823.01g，用凝胶排阻色谱法测定平均分子量为36.1KDa，降解率为30.48％。
实施例6
称取实施例5中步骤(1)得到的粗褐藻多糖硫酸酯1500g，分散到1.8Kg无水乙醇中，加入15L蒸馏水，制成浓度为100mg/ml的糖溶液，装入体积为24L的电解槽中。称取149.1g硫酸钠溶解于多糖溶液中，用1mol/L盐酸调pH至3，以30cm×20cm铁丝网为阳极，30cm×20cm多孔石墨为阴极，两极间距离为6cm，通入15V直流电，电流密度为12mA/cm2，并用曝气装置以0.8L/min的速度通入氧气(曝气装置含两个通气孔，两个通气孔同时鼓入氧气)，每升粗褐藻多糖溶液通入氧气的量约为6.4L，搅拌器以250rpm的速度搅拌，室温条件下电解60min后，停止通电通气，将电解液用截留分子量10000Da-30000Da的超滤膜超滤，收集浓缩液，冷冻干燥，褐藻多糖硫酸酯388.28g，降解率为25.89％，用凝胶排阻色谱法测定平均分子量为22.3KDa。
实施例7
称取900g褐藻多糖硫酸酯(海黍子，980KDa)，分散到0.72Kg无水乙醇中，加入到15L蒸馏水中，制成浓度为60mg/ml的糖溶液，装入体积为24L的电解槽中，称取127.8g硫酸钠溶解于多糖溶液中，用1mol/L盐酸调pH至3，以20cm×30cm铁板为阳极，20cm×30cm多孔石墨为阴极，两极间距离为5cm，通入15V直流电，电流密度为13mA/cm2，并用曝气装置以0.6L/min的速度通入氧气(曝气装置含三个通气孔，三个通气孔同时鼓入氧气)，每升粗褐藻多糖溶液通入氧气的量约为7.2L，搅拌器以250rpm的速度搅拌，室温条件下电解60min后，停止通电通气，将电解液用截留分子量10KDa-30KDa的超滤膜超滤，收集浓缩液，冷冻干燥，得到褐藻多糖硫酸酯189.63g，降解率为21.07％，用凝胶排阻色谱法测定平均分子量为19.2KDa。
实施例8
称取1200g粗褐藻多糖硫酸酯(鼠尾藻，650KDa)，分散到1.2Kg无水乙醇中，加入到15L蒸馏水中，制成浓度为80mg/ml的糖溶液，装入体积为24L的电解槽中，称取106.5g硫酸钠溶解于多糖溶液中，用1mol/L盐酸调pH至3，以20cm×20cm铁丝网为阳极，20cm×20cm多孔石墨为阴极，两极间距离为7cm，通入15V直流电，电流密度为11mA/cm2，并用曝气装置以0.6L/min的速度通入氧(曝气装置含四个通气孔，四个通气孔同时鼓入氧气)，每升粗褐藻多糖溶液通入氧气的量约为6.4L，搅拌器以250rpm的速度搅拌，室温条件下电解40min后，停止通电通气，将电解液用截留分子量30KDa的超滤膜超滤，收集浓缩液，冷冻干燥，得到褐藻多糖硫酸酯366.18g，降解率为30.52％，用凝胶排阻色谱法测定平均分子量为24.7KDa。
实施例9
一种采用电Fenton法降解银耳多糖的方法：称取3000g银耳多糖(分子量560KDa)，分散到3.0Kg无水乙醇中，加入到15L蒸馏水中，制成浓度为200mg/ml的糖溶液，装入体积为24L的电解槽中，称取149.1g硫酸钠溶解于多糖溶液中，用1mol/L盐酸调pH至3，以30cm×30cm铁丝网为阳极，30cm×30cm多孔石墨为阴极，两极间距离为5cm，通入12V直流电，电流密度为12mA/cm2，并用曝气装置以1.74L/min的速度通入净化空气(或以0.58L/min的速度通入氧气，曝气装置含三个通气孔，三个通气孔同时鼓入氧气)，每升粗褐藻多糖溶液通入空气的量约为20.8L(每升粗褐藻多糖溶液通入空气的量约为6.96L)，搅拌器以250rpm的速度搅拌，室温条件下电解60min后，停止通电通气，将电解液用1M的氢氧化钠溶液中和至中性后用截留分子量30KDa-50KDa的超滤膜超滤，收集浓缩液，冷冻干燥，得银耳多糖973.5g，用凝胶排阻色谱法测定平均分子量为33.6KDa，降解率为32.45％。
实施例10
一种采用电Fenton法降解银耳多糖的方法：称取900g银耳多糖(分子量400KDa)，分散到3.0Kg无水乙醇中，加入到15L蒸馏水中，制成浓度为60mg/ml的糖溶液，装入体积为24L的电解槽中，称取106.5g硫酸钠溶解于多糖溶液中，用1mol/L盐酸调pH至3，以30cm×30cm铁丝网为阳极，30cm×30cm多孔石墨为阴极，两极间距离为8cm，通入10V直流电，电流密度为10mA/cm2，并以0.6L/min的速度通入氧气(曝气装置含两个通气孔，两个通气孔同时鼓入氧气)，每升粗褐藻多糖溶液通入空气的量约为4.0L，搅拌器以250rpm的速度搅拌，室温条件下电解50min后，停止通电通气，将电解液用1M的氢氧化钠溶液中和至中性后用截留分子量10KDa-30KDa的超滤膜超滤，收集浓缩液，冷冻干燥，得银耳多糖278.28g，用凝胶排阻色谱法测定平均分子量为14.7KDa，降解率为30.92％。
实施例11
一种采用电Fenton法降解魔芋多糖的方法：称取1200g魔芋多糖(分子量500KDa)，分散到1.2Kg无水乙醇中，加入到15L蒸馏水中，制成浓度为80mg/ml的糖溶液，装入体积为24L的电解槽中，称取149.1g硫酸钠溶解于多糖溶液中，用1mol/L盐酸调pH至3，以30cm×30cm铁丝网为阳极，30cm×30cm多孔石墨为阴极，两极间距离为7cm，通入13V直流电，电流密度为10mA/cm2，并用曝气装置以2.2L/min的速度通入净化空气(或以0.7L/min的速度通入氧气，曝气装置含两个通气孔，两个通气孔同时鼓入氧气)，每升粗魔芋多糖溶液通入空气的量约为4.67L(每升粗魔芋多糖溶液通入空气的量约为4.67L)，搅拌器以250rpm的速度搅拌，室温条件下电解50min后，停止通电通气，将电解液用1M的氢氧化钠溶液中和至中性后用截留分子量10KDa-30KDa的超滤膜超滤，收集浓缩液，冷冻干燥，得魔芋多糖361.44g，用凝胶排阻色谱法测定平均分子量为19.7KDa，降解率为30.12％。
实施例12
一种采用电Fenton法降解魔芋多糖的方法：称取2700g魔芋多糖(分子量500KDa)，分散到2.2Kg无水乙醇中，加入到15L蒸馏水中，制成浓度为180mg/ml的糖溶液，装入体积为24L的电解槽中，称取127.8g硫酸钠溶解于多糖溶液中，用1mol/L盐酸调pH至3，以30cm×30cm铁丝网为阳极，30cm×30cm多孔石墨为阴极，两极间距离为5cm，通入14V直流电，电流密度为13mA/cm2，并用曝气装置以0.5L/min的速度通入氧气(曝气装置含三个通气孔，三个通气孔同时鼓入氧气)，每升粗魔芋多糖溶液通入空气的量约为6.0L，搅拌器以250rpm的速度搅拌，室温条件下电解60min后，停止通电通气，将电解液用1M的氢氧化钠溶液中和至中性后用截留分子量30KDa-50KDa的超滤膜超滤，收集浓缩液，冷冻干燥，得魔芋多糖841.05g，用凝胶排阻色谱法测定平均分子量为34.3KDa，降解率为31.15％。
对比例1 酸法降解褐藻多糖
称取实施例5步骤(1)降解得到的粗褐藻多糖硫酸酯225g，分散到225g无水乙醇中，加入到15L蒸馏水中，制成浓度为15mg/ml的糖溶液，用1mol/L的盐酸调节溶液pH至2，室温条件下搅拌水解3.5h，溶液粘度显著降低后，用截留分子量30KDa的超滤膜超滤，收集浓缩液，冷冻干燥，用凝胶排阻色谱法测定平均分子量。
对比例2 过氧化氢法降解褐藻多糖
称取300g实施例5步骤(1)降解得到的粗褐藻多糖硫酸酯，分散到300g无水乙醇中，加入到15L蒸馏水中，制成浓度为20mg/ml的糖溶液，加入66.05g抗坏血酸，过氧化氢45.15ml(密度为1.13g/ml)，硫酸亚铁104.26g，室温条件下搅拌反应2h，用截留分子量30KDa的超滤膜超滤，收集浓缩液，冷冻干燥，用凝胶排阻色谱法测定平均分子量。
对比例3
称取2700g实施例5步骤(1)方法得到的粗褐藻多糖硫酸酯，分散到2.7Kg无水乙醇中，加入到15L蒸馏水中，制成浓度为180mg/ml的糖溶液，装入体积为24L的电解槽中，称取106.5g硫酸钠溶解于多糖溶液中，用1mol/L盐酸调pH至3。以20cm×20cm铁丝网为阳极，20cm×20cm多孔石墨为阴极，两极间距离为8cm，通入12V直流电，并用曝气装置以0.7L/min的速度通入氧气(曝气装置一个通气孔通氧气)，每升粗褐藻多糖溶液通入2.33L氧气的量，搅拌器以250rpm的速度搅拌，室温条件下电解50min后，停止通电通气，将电解液用截留分子量30KDa-50KDa的超滤膜超滤，收集浓缩液，冷冻干燥，褐藻多糖硫酸酯739.8g，用凝胶排阻色谱法测定平均分子量为42.3KDa，硫酸根含量30.25％，岩藻糖含量30.02％，降解率27.4％。
对比例4
称取300g实施例5步骤(1)方法得到的粗褐藻多糖硫酸酯，分散到300g无水乙醇中，加入到15L蒸馏水中，制成浓度为20mg/ml的糖溶液，装入体积为24L的电解槽中，称取106.5g硫酸钠溶解于多糖溶液中，用1mol/L盐酸调pH至3。以20cm×20cm铁丝网为阳极，20cm×20cm多孔石墨为阴极，两极间距离为8cm，通入12V直流电，并用曝气装置以0.7L/min的速度通入氧气(两个通气孔同时通氧气)，每升粗褐藻多糖溶液通入4.67L氧气的量搅拌器以250rpm的速度搅拌，室温条件下电解50min后，停止通电通气，将电解液用截留分子量5000Da的超滤膜超滤，收集浓缩液，冷冻干燥，褐藻多糖硫酸酯20.37g，，降解率为6.79％。用凝胶排阻色谱法测定平均分子量为5.33KDa，硫酸根含量26.72％，岩藻糖含量25.43％。
对比例5
称取2700g步骤(1)方法得到的粗褐藻多糖硫酸酯，分散到2.7Kg无水乙醇中，加入到15L蒸馏水中，制成浓度为180mg/ml的糖溶液，装入体积为24L的电解槽中，称取106.5g硫酸钠溶解于多糖溶液中，用1mol/L盐酸调pH至6。以20cm×20cm铁丝网为阳极，20cm×20cm多孔石墨为阴极，两极间距离为8cm，通入12V直流电，并用曝气装置以0.7L/min的速度通入氧气(两个通气孔同时通氧气)，每升粗褐藻多糖溶液通入4.67L氧气的量搅拌器以250rpm的速度搅拌，室温条件下电解50min后，停止通电通气，将电解液用截留分子量30KDa的超滤膜超滤，收集浓缩液，冷冻干燥，得到褐藻多糖硫酸酯437.4g，降解率为16.2％。用凝胶排阻色谱法测定平均分子量为125.4Kda。硫酸根含量29.1％，岩藻糖含量29.9％。
表1是对实施例5中原料，粗褐藻多糖硫酸酯，低分子量褐藻多糖硫酸酯的分析结果：
表1实施例5提取分析结果
对实施例1-12，对比例1-5的结果分别列于表2，表3：
表2：实施例1-12的结果数据对比
表3：对比例1-5的结果数据对比
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5
降解率(％) 18.21 22.36 27.4 6.79 16.2
平均分子量(KDa) 48.7 43.1 42.3 5.33 125.4
从上述结果可以看出：相对于酸法降解和过氧化氢法降解，本发明所得的多糖降解率高，平均分子量低，且用时较短，有更好的工业应用价值。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种制备低分子量多糖的方法，其特征在于：包括采用电Fenton法将大分子量多糖降解为低分子量多糖的步骤；
所述电Fenton法包括如下步骤：
(1)配制多糖溶液：先用相当于多糖0.8-2.0倍重量的乙醇分散多糖，然后加入水使多糖相对于水的浓度为60-200mg/mL，调节pH值为2-4，即得；
(2)电解：以铁为阳极，石墨为阴极，将配制好的多糖溶液加入电解槽中，加入硫酸钠或氯化钠，并调节其浓度为0.02-0.1mol/L；采用至少含一个通气孔的曝气装置向所述阴极通入氧气，每个通气孔氧气的通入速度为0.2-1.0L/min向阴极通入氧气，并控制阴极电流密度为9-15mA/cm2，搅拌状态下，进行电解，收集电解液，即得；所述大分子量多糖的分子量为200-2000Kda。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述大分子量多糖溶液的pH值为2.5-3.5。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述大分子量多醣溶液的pH值为3。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述降解在搅拌条件下进行，搅拌速度为100-600rpm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述大分子量多糖选自含有β-1,4-糖苷键的多糖，含β-1,3-糖苷键的多糖，含α-1,3糖苷键的多糖的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述大分子量多糖选自褐藻多糖、香菇多糖、魔芋多糖、银耳多糖、云芝多糖、茯苓多糖中的一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于：还包括采用超滤膜超滤所述电解液以提取低分子量多糖的步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：提取前，调节电解液为中性。
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