CN107090052A - 一种低分子量果胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备低分子量果胶的制备方法，该方法以从工业水中提取的果胶(Mw＝7.9×106)为原料，采用抗坏血酸—过氧化氢氧化还原引发体系，同时用低频高能超声辅助快速降解制备低分子量果胶，包括以下步骤：1)将果胶溶于醋酸钠缓冲盐中，加入过氧化氢和抗坏血酸(1mM‑100Mm)，将溶液置于20‑50℃的温度下进行超声处理，处理时间为0‑60min,超声声场强度为182‑545W/cm2；2)将步骤2所得溶液透析3天，真空冷冻干燥后得到低分子量果胶。该发明方法条件温和，绿色环保，可迅速降解高分子量果胶，具有重要的工业应用价值，同时，本发明方法生成的低分子量果胶可应用于医药健康领域。

Description

一种低分子量果胶的制备方法
技术领域
本发明涉及低分子量果胶的制备方法，确切的说，涉及一种超声波辅助H2O2/VC氧化还原体系降解制备低分子量果胶的方法。
背景技术
果胶主要是一类由α-(1→4)-连接的D-半乳糖醛酸(D-Galacturonic Acids，D-Gal-A)单元构成线性主链并具有分枝的酸性杂多糖，主要由半乳糖醛酸聚糖(HGA)，鼠李半乳糖醛酸聚糖-I(RG-I)和鼠李半乳糖醛酸聚糖-II(RG-II)三个结构区域构成，其相对分子量在5-300万之间。不同来源的果胶，由于分子量，甲酯化程度，所带基团的数目等差别，其理化性质和功能性质也不尽相同。
果胶具有良好的凝胶，增稠稳定等性，同时果胶具有降低血清胆固醇、血糖含量，刺激噬菌细胞和巨噬细胞，增殖脾细胞，抗补体活性，抑制透明质酸酶和组胺的释放、内毒素诱导的炎症反应和预防癌症发生与转移等多种重要的生理功能，被广泛应用于食品、医药、化妆品等行业。由于果胶分子量大，不能在肠内降解，不易被人体吸收利用，因而在研究和利用方面受到了限制。低分子量果胶具有粘度低，易吸收、生物利用率高等优点，且较于高分子果胶具有更独特的生物活性。
目前常用的果胶降解方法有化学降解法，生物降解法和物理降解法。化学降解法通常是用稀酸加热或者采用Fenton体系处理果胶，虽然这两种方法反应迅速，但是稀酸加热处理反应剧烈，低分子量果胶得率低，更多的得到单糖，而采用Fenton体系则会引入重金属离子，不仅影响产物的安全性，同时也复杂了后续的纯化处理工作；生物降解法虽然反应温和、专一性高，但对反应条件较为苛刻，成本高，较难实现工业化生产，且由于果胶酶对果胶的降解存在局限性，往往存在降解效率低，寡糖收率低等问题。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种超声波辅助H2O2/VC氧化还原体系降解制备低分子量果胶的方法，反应可控，操作简单，绿色环保。
本发明的技术解决方案是：一种低分子量果胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)从工业水中获得果胶，将果胶溶于醋酸盐缓冲溶液中，得到果胶溶液；
(2)在步骤(1)所得的溶液中加入过氧化氢和抗坏血酸；
(3)将步骤(2)所得的溶液置于20-50℃温度下进行超声处理，处理时间为10-60min，超声声场强度为182-545W/cm2；
(4)将步骤(3)所得的溶液进行透析处理，真空冷冻干燥后得到低分子量果胶。
进一步地，步骤(1)中所述醋酸盐缓冲液是浓度为0.1mol/L的NaAc水溶液，pH值为6.8，果胶与溶剂的料液比为5mg/mL。
进一步地，步骤(2)中，每升果胶溶液中，过氧化氢和抗坏血酸的添加量分别为6g和1-100mmol。
进一步地，步骤(4)中透析所用的透析袋截留分子量为3000Da,流水透析3天。
与现有技术相比，本发明的突出优点在于：
(1)本发明构建了一种类似于Fenton体系的物理方法辅助H2O2/VC氧化还原体系，通过产生自由基来实现对果胶的降解，不仅能轻易控制产物分子量范围，还克服了以往一些化学方法降解果胶对结构的破坏。
(2)该体系与常用的Fenton体系相比，本发明适用的pH范围更广范，且反应过程中不会产生有机污染物，绿色环保的方法降解果胶多糖，对产物结构破坏小，无有害残留物质。
(3)该体系与常用的Fenton体系相比，Fenton体系通过多步反应产生自由基实现降解，因此降解效率低，寡糖收率低，本发明的讲解体系仅涉及到H2O2与抗坏血酸直接反应产生自由基，试剂消耗更少，成本更低，降解效率高；
(4)克服了现有常用方法降解果胶多糖低分子量果胶产率低，对其他小分子聚合物的制备提供一定的指导意义。
(5)按照现有技术可知：本发明所得低分子量果胶分子量在9.28-82.74kDa之间，具有良好的抗氧化和抗癌活性，且易于被人体吸收，可以应用于降血脂、血糖，抗癌，增强机体免疫力的保健品、功能食品和药品等的制备，具有较高的实用价值。
具体实施方式
实施例1-1
(1)从工业水中获得果胶，然后将125mg果胶(Mw＝＝7.9×106)溶解于25ml 0.1M醋酸钠缓冲溶液中(pH 6.8)，添加过氧化氢(最终浓度为6g/L)和抗坏血酸(最终浓度为10mmol/L)。
(2)将步骤1)所得溶液置于30℃的温度下进行超声处理，处理时间为10min，超声声场强度为424W/cm2,此时超声频率为21-25kHz(备注说明：仪器自行在该范围内调节)。
(3)将步骤2)所得的处理后溶液透析(过截留量为3500Da的透析袋)，真空冷冻干燥(于0.1MPa的真空度，-45℃干燥36h)后，所得低分子量果胶采用凝胶渗透色谱检测产物分子量，其分子量(kDa)为19.26kDa。
实施例1-2～1-4
为了验证步骤1)中不同抗坏血酸浓度对制备而得的低分子量果胶的影响，更改步骤2)中的抗坏血酸浓度，其余同实施例1-1，从而获得实例1-2～1-4，具体抗坏血酸浓度和对应所得的低分子量果胶的分子量如表1所示。
表1、不同抗坏血酸浓度所得低分子量果胶分子量
由表1可以发现，抗坏血酸浓度为1-10mmol/L时，作用10分钟后，随着抗坏血酸浓度的增加，所得果胶分子量显著降低，在抗坏血酸浓度为10-100mmol/L时，降解趋势随着抗坏血酸浓度降低而增强，果胶分子量集中于19.26-82.74kDa，当抗坏血酸浓度为10mmol/L时，分子量最低，为19.26kDa。
实施例2-1～2-3
为了验证步骤2)中不同反应温度下降解对制备而得的低分子量果胶的影响，更改实施例1-1中步骤2)的反应温度，其余同实施例1-1，从而获得实施例2-1～2-3，具体反应温度和对应所得的低分子量果胶的分子量如表2所示。
表2、不同反应温度所得低分子量果胶分子量
实例1-1 实例2-1 实例2-2 实例2-3
温度(℃) 30 20 40 50
分子量(kDa) 19.26 43.45 11.62 9.28
由表2可以发现，在反应温度为20-50℃时，超声10min后，随着反应温度的升高，所得果胶分子量显著降低，集中于9.28-43.45kDa。当反应温度为50℃时，果胶的分子量由791.26kDa降至9.28kDa,在此温度范围内，降解果胶效果显著。
实施例3-1～3-3
为了验证步骤2)中不同超声声场强度对制备而得的低分子量果胶的影响，更改实施例1-1中步骤2)的声场强度，其余同实施例1-1，从而获得实施例3-1～3-3，具体反应温度和对应所得的低分子量果胶的分子量如表3所示。
表3、不同超声声场强度所得低分子量果胶分子量
由表3可以发现，超声声场强度为182-545W/cm2时，作用10分钟后，随着声场强度的增加，果胶分子量不断减小，分布在9.28-52.65kDa。当声场强度为545W/cm2时，分子量最低，为9.28kDa。在此声场范围内，降解果胶效果最为显著。
实施例4-1～4-3
为了验证步骤2)中不同处理时间对制备而得的低分子量果胶的影响，更改实施例1-1中步骤2)的处理时间，其余同实施例1-1，从而获得实施例4-1～4-5，具体反应温度和对应所得的低分子量果胶的分子量如表4所示。
表4、不同作用时间所得低分子量果胶分子量
由表4可以发现，在作用时间前10分钟，分子量下降十分迅速，从791.26kDa下降到19.26kDa，降解效率极高，超过10min后，随着作用时间的延长，果胶分子量下降逐渐趋于平缓，作用时间60min后，果胶分子量降低至11.76kDa。
综上所知，超声结合H2O2/VC氧化还原体系降解果胶可以通过改变不同因素条件来控制产物分子量，降解速率快，低分子量果胶产率高，既具有Fenton体系高效降解和超声降解绿色环保的优点，同时也解决了Fenton体系使用金属离子导致的安全隐患和超声降解遇到的最低分子量瓶颈。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种低分子量果胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)从工业水中获得果胶，将果胶溶于醋酸盐缓冲溶液中，得到果胶溶液；
(2)在步骤(1)所得的溶液中加入过氧化氢和抗坏血酸；
(3)将步骤(2)所得的溶液置于20-50℃温度下进行超声处理，处理时间为10-60min，超声声场强度为182-545W/cm2；
(4)将步骤(3)所得的溶液进行透析处理，真空冷冻干燥后得到低分子量果胶。
2.根据权利要求1所述的低分子量果胶的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述醋酸盐缓冲液是浓度为0.1mol/L的NaAc水溶液，pH值为6.8，果胶与溶剂的料液比为5mg/mL。
3.根据权利要求1所述的低分子量果胶的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，每升果胶溶液中，过氧化氢和抗坏血酸的添加量分别为6g和1-100mmol。
4.根据权利要求1所述的低分子量果胶的制备方法，其特征在于：步骤(4)中透析所用的透析袋截留分子量为3000Da,流水透析3天。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113354757A (zh) * 2021-06-26 2021-09-07 上海加新生物科技有限公司 一种小分子透明质酸钠的制备方法
CN113667035A (zh) * 2021-07-26 2021-11-19 厦门大学 一种苹果果胶低聚糖的制备方法
CN114716579A (zh) * 2022-03-24 2022-07-08 黑龙江八一农垦大学 一种果胶接枝共聚物及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0121067A1 (en) * 1983-03-08 1984-10-10 OPOCRIN S.p.A. Process for the preparation of oligosaccharide fractions having pharmacological properties by chemical degradation of heparin
CN1467226A (zh) * 2002-07-11 2004-01-14 中国科学院海洋研究所 琼胶多糖的降解方法
CN1616494A (zh) * 2004-10-18 2005-05-18 中国科学院海洋研究所 低分子量海藻硫酸多糖的制备方法
CN105399854A (zh) * 2015-12-17 2016-03-16 浙江工商大学 同时增强浒苔多糖抗氧化和抗菌活性的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0121067A1 (en) * 1983-03-08 1984-10-10 OPOCRIN S.p.A. Process for the preparation of oligosaccharide fractions having pharmacological properties by chemical degradation of heparin
CN1467226A (zh) * 2002-07-11 2004-01-14 中国科学院海洋研究所 琼胶多糖的降解方法
CN1616494A (zh) * 2004-10-18 2005-05-18 中国科学院海洋研究所 低分子量海藻硫酸多糖的制备方法
CN105399854A (zh) * 2015-12-17 2016-03-16 浙江工商大学 同时增强浒苔多糖抗氧化和抗菌活性的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JURATE VIRKUTYTE等，郭瑾等译: "《水和废水除微污染技术》", 30 June 2013, 中国建筑工业出版社 *
Z. ZHANG ET AL.: "Free-radical degradation by Fe2+/Vc/H2O2and antioxidant activity ofpolysaccharide from Tremella fuciformis", 《CARBOHYDRATE POLYMERS》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113354757A (zh) * 2021-06-26 2021-09-07 上海加新生物科技有限公司 一种小分子透明质酸钠的制备方法
CN113667035A (zh) * 2021-07-26 2021-11-19 厦门大学 一种苹果果胶低聚糖的制备方法
CN113667035B (zh) * 2021-07-26 2023-02-14 厦门大学 一种苹果果胶低聚糖的制备方法
CN114716579A (zh) * 2022-03-24 2022-07-08 黑龙江八一农垦大学 一种果胶接枝共聚物及其制备方法和应用
CN114716579B (zh) * 2022-03-24 2023-02-17 黑龙江八一农垦大学 一种果胶接枝共聚物及其制备方法和应用

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