CN106498004A - 以虾蟹壳为原料酸解酶解生产壳寡糖的方法 - Google Patents

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柳志强
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孙达锋
张丽
方祥
张万宏
陈磊
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Abstract

本发明提供了一种以虾蟹壳为原料酸解酶解生产壳寡糖的方法，包括如下步骤：将虾蟹壳浸入水中1～2天，烘干，粉碎，过20目筛，加入盐酸水溶液中，每100g虾蟹壳对应1000～1100ml盐酸水溶液，升温至75～85℃，加入混合菌，反应6～7小时；然后加入氢氧化钾，直至pH值大于8，冰冻2～3小时，融化，加入氯化钠水溶液，混合，然后过滤，真空干燥，即得。本发明采用酶法降解，实现高粘底物的高浓转化。有效的解决了高浓度底物转化问题，并且大幅度降低生产成本。

Description

以虾蟹壳为原料酸解酶解生产壳寡糖的方法
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及一种以虾蟹壳为原料酸解酶解生产壳寡糖的方法。
背景技术
壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化产物。甲壳素广泛存在于虾、蟹等甲壳动物及昆虫、藻类和细菌中，是世界上仅次于纤维素的第二大天然高分子化合物，年生物合成量达数十亿吨之多。甲壳素因其化学性质不活泼，溶解性能很差，直接应用非常有限；而对甲壳素进行脱乙酰化处理后所得的壳聚糖，却因分子结构中氨基活性基团的存在，其溶解性质、化学性质都大为改变，在食品、医药、日用化工、环保、农业等方面具有广泛的应用价值。壳聚糖大分子的分子量通常在几十万左右，因其分子中内外氢键的相互作用，只能溶于少数的稀酸溶液中，而不能直接溶于水中，若通过适当的方法将其分子量降低，则可得到低壳糖和直接溶于水的壳寡糖。低壳糖和壳寡糖具有许多优于壳聚糖的功能性质，是壳聚糖及其产品开发研究的热点之一。
壳寡糖是人类迄今为止发现的天然的唯一带有正电荷阳离子基团的可食性的动物纤维，是糖类中唯一的碱性糖，近年来，壳寡糖开发已成为国际生物技术领域的重要课题和研究热点，生物技术是壳寡糖开发的重要手段。国际上非常重视壳寡糖的研究，欧洲启动了“欧洲糖研究开发网络”，日本也实施了“糖工程前沿计划”。欧美工作者的研究已确认寡糖及其衍生物参与生物体受精、生长、发育、分化、免疫、神经系统的识别与调控过程，因此壳寡糖的开发方兴未艾。
目前，低壳糖和壳寡糖的制备方法主要有酸解法、氧化法和酶解法三大类，几种方法各有利弊。酸解法是研究最早的壳聚糖降解法，早在五十年代，文献Journal AmChemistry Society(1957，79：5046)就进行了报道，最近儿年亦有多种酸解法见诸报道，如过醋酸法、浓硫酸法、氢氟酸法等，但这些方法环境污染较严重，而且不易控制反应终点；氧化法以过氧化氢氧化法为代表，主要有H2O2法，H2O2-HCl法，H2O2-NaOCl2法，ClO2法等(大学化学，1999，Vol.14，2：36)，缺点是易产生副产物。酶解法是应用专一性壳聚糖酶和非专一性的其它酶，如蛋白酶、糖酶、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(Carbohydrate Research，1995，268：143)。酶解法通过特异性地开裂壳聚糖的β(1，4)糖苷键来达到降解目的，在整个降解过程中无其他反应试剂加入，无其它反应副产物生成，是壳聚糖降解的最理想方法。专一性壳聚糖酶对壳聚糖可实现专一性降解，但目前研究表明其降解效率不是很高，导致生产成本较高。非专一性酶解已被许多人研究，文献“无锡轻工业大学学报1996年15期”报道了无锡轻工业大学夏文水教授采用麦胚脂肪酶降解壳聚糖得到均分子量为几万的低壳糖，文献“Carbohydr.Res.1992，237：325”报道了Pantaleone等人研究纤维素酶和木瓜蛋白酶、葡聚糖酶在一定条件下对壳聚糖的降解作用，但结果也仅仅获得了均分子量为几万的低壳糖，而不能使壳聚糖降解为更低分子量的壳寡糖。因此提供一种新的低壳糖和壳寡糖的生产方法，是人们所十分期望地。
专利号为CN201510028848.X的中国专利公开了一种壳寡糖修饰棉纤维的制备工艺，该发明以壳寡糖、棉纤维为原料，先制备出预处理棉纤维；再用环氧氯丙烷与壳寡糖反应，制备出羟丙基壳寡糖；接着，先后用羟丙基壳寡糖和双缩水甘油醚分别对预处理棉纤维进行醚化修饰，制备出接枝羟丙基壳寡糖棉纤维的醚化物；最后经过焙烤处理，制备出壳寡糖修饰的棉纤维产品。专利号为CN201310212908.4的中国专利公开了一种壳寡糖改性可生物降解复合材料的制备方法，该发明主要涉及一种壳寡糖改性可生物降解复合材料的制备方法，首先以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，用邻苯二甲酸酐保护壳寡糖的氨基制备N-邻苯二甲酰化壳寡糖反应中间体；其次，在氮气保护下逐滴加入辛酸亚锡的吡啶溶液，引发ε-己内酯单体发生开环聚合，使聚己内酯接枝在N-邻苯二甲酰化壳寡糖的羟基上，生成壳寡糖接枝聚己内酯热塑性材料；最后，将LDPE、壳寡糖接枝聚己内酯和聚己内酯熔融共混制备可生物降解复合材料。
发明内容
发明目的：针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种以虾蟹壳为原料酸解酶解生产壳寡糖的方法。
技术方案：本发明所提供的以虾蟹壳为原料酸解酶解生产壳寡糖的方法，包括如下步骤：
将虾蟹壳浸入水中1～2天，烘干，粉碎，过20目筛，加入盐酸水溶液中，每100g虾蟹壳对应1000～1100ml盐酸水溶液，升温至75～85℃，加入混合菌，反应6～7小时；然后加入氢氧化钾，直至pH值大于8，冰冻2～3小时，融化，加入氯化钠水溶液，混合，然后过滤，真空干燥，即得。
所述的盐酸水溶液浓度为30～35％。
混合菌的加入量与虾蟹壳的质量比为1:5～20。所述的混合菌由黑曲霉与木菌醇混合而成。黑曲霉与木菌酶的混合物中两者的质量比为1:0.5～0.7。
所述的氯化钠浓度为65～68％。
所述的真空干燥，真空度为-10mpa，温度为60～70℃。
利用本发明所述的生产方法，所得到的壳寡糖平均分子量为800～2000。
有益效果：本发明采用酶法降解，实现高粘底物的高浓转化。有效的解决了高浓度底物转化问题，并且大幅度降低生产成本。
具体实施方式：
实施例1
将100g虾蟹壳浸入水中1～2天，烘干，粉碎，过20目筛，加入1000ml盐酸水溶液(浓度为30％)中，升温至75℃，加入混合菌(黑曲霉：木菌酶＝1:0.5)5g，反应6小时；然后加入氢氧化钾，直至pH值大于8，冰冻2小时，融化，加入氯化钠水溶液(浓度为65％)，混合，然后过滤，在真空度为-10mpa，温度为60～70℃的环境下真空干燥，即得。
对所得产品进行检测。结果如下：脱乙酰度：91％；水分6.9％；灰分0.29％；平均分子量1000。
实施例2
将100g虾蟹壳浸入水中1～2天，烘干，粉碎，过20目筛，加入1100ml盐酸水溶液(浓度为35％)中，升温至85℃，加入混合菌(黑曲霉：木菌酶＝1:0.7)20g，反应7小时；然后加入氢氧化钾，直至pH值大于8，冰冻3小时，融化，加入氯化钠水溶液(浓度为68％)，混合，然后过滤，在真空度为-10mpa，温度为60～70℃的环境下真空干燥，即得。
对所得产品进行检测。结果如下：脱乙酰度：88％；水分5.9％；灰分0.25％；平均分子量900。
实施例3
将100g虾蟹壳浸入水中1～2天，烘干，粉碎，过20目筛，加入1100ml盐酸水溶液(浓度为30％)中，升温至85℃，加入混合菌(黑曲霉：木菌酶＝1:0.7)20g，反应6小时；然后加入氢氧化钾，直至pH值大于8，冰冻2小时，融化，加入氯化钠水溶液(浓度为68％)，混合，然后过滤，在真空度为-10mpa，温度为60～70℃的环境下真空干燥，即得。
对所得产品进行检测。结果如下：脱乙酰度：89％；水分6.1％；灰分0.28％；平均分子量800。
实施例4
将100g虾蟹壳浸入水中1～2天，烘干，粉碎，过20目筛，加入1100ml盐酸水溶液(浓度为35％)中，升温至75℃，加入混合菌(黑曲霉：木菌酶＝1:0.5)20g，反应7小时；然后加入氢氧化钾，直至pH值大于8，冰冻2小时，融化，加入氯化钠水溶液(浓度为68％)，混合，然后过滤，在真空度为-10mpa，温度为60～70℃的环境下真空干燥，即得。
对所得产品进行检测。结果如下：脱乙酰度：87％；水分5.8％；灰分0.21％；平均分子量900。

Claims (8)

1.一种以虾蟹壳为原料酸解酶解生产壳寡糖的方法，其特征在于还包括如下步骤：
将虾蟹壳浸入水中1～2天，烘干，粉碎，过20目筛，加入盐酸水溶液中，每100g虾蟹壳对应1000～1100ml盐酸水溶液，升温至75～85℃，加入混合菌，反应6～7小时；然后加入氢氧化钾，直至pH值大于8，冰冻2～3小时，融化，加入氯化钠水溶液，混合，然后过滤，真空干燥，即得。
2.根据权利要求1所述的以虾蟹壳为原料酸解酶解生产壳寡糖的方法，其特征在于所述的盐酸水溶液浓度为30～35％。
3.根据权利要求1所述的以虾蟹壳为原料酸解酶解生产壳寡糖的方法，其特征在于混合菌的加入量与虾蟹壳的质量比为1:5～20。
4.根据权利要求1所述的以虾蟹壳为原料酸解酶解生产壳寡糖的方法，其特征在于所述的混合菌由黑曲霉与木菌醇混合而成。
5.根据权利要求4所述的以虾蟹壳为原料酸解酶解生产壳寡糖的方法，其特征在于所述的混合菌中的黑曲霉与木菌酶，两者的质量比为1:0.5～0.7。
6.根据权利要求4所述的以虾蟹壳为原料酸解酶解生产壳寡糖的方法，其特征在于所述的氯化钠浓度为65～68％。
7.根据权利要求1所述的以虾蟹壳为原料酸解酶解生产壳寡糖的方法，其特征在于所述的真空干燥，真空度为-10mpa，温度为60～70℃。
8.根据权利要求1所述的以虾蟹壳为原料酸解酶解生产壳寡糖的方法，其特征在于所得到的壳寡糖分子量为800～2000。
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