[發(fā)明專利]易于農(nóng)作物吸收的殼聚糖小分子降解方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010282614.5
• 申請(qǐng)日: 2010-09-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101948551A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐嘉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濰坊潤(rùn)華生物化工有限公司
• 主分類號(hào): C08B37/08
• 分類號(hào): C08B37/08;C08J3/28;C08L5/08
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技術(shù)領(lǐng)域

殼聚糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)和植物纖維素非常相似，都是六碳糖的多聚體，分子量都在100萬(wàn)以上，不溶于水，很難被農(nóng)作物吸收，使其應(yīng)用受到限制。本發(fā)明涉及殼聚糖的降解技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種能產(chǎn)生性能優(yōu)異的易于農(nóng)作物吸收的水溶性小分子殼聚糖的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

殼聚糖是由甲殼素脫乙?；漠a(chǎn)物，它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用價(jià)值。但由于殼聚糖分子量大、水溶性差、不易被人體或動(dòng)物吸收，使其應(yīng)用受到限制。而殼聚糖經(jīng)降解后得到的小分子殼聚糖(又稱低聚殼聚糖、氨基寡糖素等)具有多種優(yōu)異的性能，除了作為人體的功能性食品和作為紡織、造紙等輕工業(yè)原料外，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)在農(nóng)業(yè)上具有突出的使用效果，小分子殼聚糖可作為性能良好的水果和食物保鮮劑，例如：小分子殼聚糖對(duì)多品種水果蔬菜、糧食具有抗病蟲(chóng)害和促進(jìn)長(zhǎng)方面有顯著作用，用小分子殼聚糖溶液對(duì)小麥拌種，可以防止地下霉菌對(duì)種子的危害，提高抗病能力，倒伏能力，葉面噴施可誘導(dǎo)植物體酶，促進(jìn)植物細(xì)胞代謝，提高植物免疫能力，增加抗蛋白質(zhì)合成能力，可增產(chǎn)10％以上。將降解的小分子殼聚糖加入適量的殺菌劑，能使荔枝、芒果、草蔬、龍眼等難保鮮的水果在常溫下保鮮10-15天。

小分子殼聚糖的制備方法主要有酸降解法、酶降解法、氧化降解法和物理降解法。

化學(xué)降解法存在環(huán)境污染，且反應(yīng)終點(diǎn)不能直接控制等缺陷，易產(chǎn)生副產(chǎn)物。

酶解法是應(yīng)用專一性殼聚糖酶和非專一性的其它酶，如幾丁質(zhì)酶、纖維素酶、脂肪酶等進(jìn)行殼聚糖的降解，能用于酶解法的各種酶有30多種。酶降解法通常優(yōu)于化學(xué)降解法，它是在較溫和的反應(yīng)條件下進(jìn)行的，相對(duì)于其他兩種方法，酶降解法不需要加入大量的反應(yīng)試劑，對(duì)環(huán)境污染較少。但目前酶解法反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、制備成本高、轉(zhuǎn)化率低，不易產(chǎn)業(yè)化。

物理法主要為超聲波、微波、電磁波輻射降解法，其中對(duì)超聲波降解法的研究比較多，通過(guò)殼聚糖在輻射過(guò)程中因分子內(nèi)的化學(xué)鍵發(fā)生斷裂而降解。但物理法降解制備水溶性殼聚糖受降解機(jī)理所限，降解過(guò)程中殼聚糖的聚合鏈隨意斷裂，其產(chǎn)物的平均分子量分布過(guò)寬，難以得到分子量在40,000以下的產(chǎn)品，所需聚合度為6～8的水溶性殼聚糖含量低，導(dǎo)致原料大量浪費(fèi)，大大限制了物理法的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種反應(yīng)時(shí)間短、無(wú)環(huán)境污染、轉(zhuǎn)化率高的易于農(nóng)作物吸收的殼聚糖小分子降解方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：易于農(nóng)作物吸收的殼聚糖小分子降解方法，以殼聚糖為原料，加入質(zhì)量為殼聚糖質(zhì)量0.5-1.5倍的去離子水，放入超聲波發(fā)生器中，超聲波輻射60-120分鐘，在超聲波輻射過(guò)程中，超聲波的頻率按照正弦函數(shù)曲線或矩形波變化，濾除沉淀物，制得成品。

超聲波的傳播會(huì)致溶液內(nèi)氣泡的形成、增長(zhǎng)和爆破壓縮，這些氣泡尺度為微米或亞微米級(jí)，氣泡內(nèi)局部溫度達(dá)5000℃，壓力達(dá)到1000大氣壓，氣泡周圍的局部溫度也達(dá)2000℃以上，這樣的高溫高壓的局部被稱為“熱點(diǎn)”。在“熱點(diǎn)”區(qū)域，水可以被直接均裂成羥基自由基和氫原子，熱點(diǎn)產(chǎn)生的自由基向氣泡周圍溶液擴(kuò)散，部分相互發(fā)生耦合重新生成水、雙氧水、氫氣，也有一部分到達(dá)溶液中，引發(fā)一系列自由基反應(yīng)，從而將大分子的殼聚糖降解。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述超聲波的超聲頻率按照正弦函數(shù)曲線變化的范圍為10000Hz-80000Hz，周期是10分鐘。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述超聲波的超聲頻率按照矩形波變化變化的最低頻率為10000Hz，最高頻率為80000Hz，周期是10分鐘。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述沉淀作為原料回用。

由于采用了上述技術(shù)方案，易于農(nóng)作物吸收的殼聚糖小分子降解方法，其特征在于：以殼聚糖為原料，加入質(zhì)量為殼聚糖質(zhì)量0.5-1.5倍的去離子水，放入超聲波發(fā)生器中，超聲波輻射60-120分鐘，在超聲波輻射過(guò)程中，超聲波的頻率按照正弦函數(shù)曲線或矩形波變化，濾除沉淀物，制得成品；通過(guò)超聲波頻率的變化，使不同長(zhǎng)度分子鏈的殼聚糖獲得相應(yīng)的降解能量，使殼聚糖的降解趨于-致性。本發(fā)明無(wú)污染、反應(yīng)時(shí)間短、轉(zhuǎn)化率較高；經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，可溶性小分子殼聚糖轉(zhuǎn)化率在60％以上。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一和實(shí)施例二的超聲波頻率變化圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例三和實(shí)施例四的超聲波頻率變化圖。

具體實(shí)施方式