[發明專利]功率超聲與膜分離耦合連續降解多糖的裝置與方法

有效

• 申請號: 201210132925.2
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN102643362A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 鄭必勝;熊云霞;趙旭;周萌;王兆梅
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08B37/00
• 分類號: C08B37/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 靳榮舉

技術領域

本發明涉及多糖降解，特別是涉及一種功率超聲與膜分離耦合連續降解多糖的裝置與方法。

背景技術

許多的天然生物多糖來自于動植物或真菌等具有顯著的生物活性，但由于分子量較大，粘度大，水溶性差或不溶，影響了其應用及生物活性。如裂褶多糖，具有較好的抗腫瘤活性，但其分子量一般有幾百萬甚至上千萬，較難溶或溶解度較小，影響其應用；殼聚糖也具有較好的生理活性，但其根本不溶于水，只能溶于醋酸等酸性溶液中，大大限制了其應用范圍。

因此，需要對這些高分子量的天然多糖進行改性。最簡單的方法是對其進行降解，降低其分子量。只要不改變多糖的結構，適度降低分子量，不僅可以改善溶解性，而且還可以增強生物活性。大功率超聲場成為降解多糖的一種較適宜的方法。

目前超聲降解多糖一般是間歇式的，即多糖經過一定強度的大功率超聲場作用一定的時間后再進行必要的分離等后續操作。這種間歇式操作的存在的問題是，降解多糖的分子量分布較寬，可能還有完全沒有降解的大分子，有大量降解到一定分子量的多糖，同時還有一些被過度降解成相對分了量較小的多糖或寡糖，由于分子量過小可能會讓多糖失去生物活性如裂褶多糖分子量小于5萬時活性就會降低，而1萬以下則活性喪失。因此，需要建立一種連續且分子量可控的降解方法。

發明內容

本發明的目的是針對間歇式超聲場降解多糖程存在的問題，提供一種實現降解多糖分子量可控降解、連續進料、降解和分離，降解效率高的功率超聲與膜分離耦合連續降解多糖的裝置與方法。

本發明將超聲場與超濾分離有機結合起來，建立連續化的功率超聲降解與膜分離一體化置，對降解多糖的分子量進行有效控制。利用功率超聲場對難溶、溶解度小或粘度太大的天然活性大分子多糖進行降解改性，以提高其溶解性，降低粘度；同時利用膜分離，將達到降解要求的多糖及時從反應體系中分離，避免多糖被進一步降解和過度降解，對分子量實行有效控制，以獲得分子量在1～500kDa之間可根據不同多糖及降解需求改變膜的截流分子量從而控制產物分子量的范圍的具有良好生理活性的降解改性多糖或寡糖，并且實現連續化的功率超聲降解與膜分離的一體化。

本發明的目的通過如下技術方案實現：

功率超聲與膜分離耦合連續降解多糖的裝置，包括罐體、冷凝夾層、溫度傳感器、pH探頭、陶瓷微濾膜、超聲發生器、中央控制臺、第一級超濾膜分離器、貯箱和第二級超濾膜分離器；罐體側邊設有冷凝夾層，冷凝夾層上設有冷凝水的進出口，冷凝水的進出口設有電磁閥；罐體內側邊安裝溫度傳感器；罐體的頂部安裝有超聲換能器，超聲換能器與超聲發生器連接；罐體的頂部還安裝有攪拌器，并設有進料口；罐體內的邊側與下底之間接合處安裝有陶瓷微濾膜，膜孔大小為0.03～8μm；罐體的底安裝有pH探頭；溫度傳感器、電磁閥、pH探頭和超聲發生器都與中央控制臺連接，中央控制臺為單片機或者計算機；罐體的底部中央安裝有出料口及閥門；

所述出料口及閥門通過一級泵與第一級超濾膜分離器連接，第一級超濾膜分離器分別與貯箱和進料口連接；貯箱通過二級泵與第二級超濾膜分離器連接；第二級超濾膜分離器還通過管道與貯箱連接；貯箱設有出料閥門。

為進一步實現本發明的目的，所述罐體優選為圓筒形空腔結構，罐體的頂部和底部為圓弧形的頂和底。

所述圓筒形空腔結構的內徑優選為0.05-10m。

所述罐體的底部安裝有取樣口，取樣口帶有閥門。

所述罐體的邊側上設有多個觀察視孔。

所述罐體內的邊側與下底之間接合處安裝的陶瓷微孔濾膜采用螺栓及墊片連接。

應用上述裝置的功率超聲與膜分離耦合連續降解多糖的方法：將多糖的溶液、不溶性多糖的懸浮液或直接將多糖的固體與溶劑經進料口加入罐體中，開動攪拌器和超聲發生器，對罐體內的多糖進行超聲降解；開動電磁閥，冷卻水經冷凝水的進出口進出；通過pH探頭測定多糖降解過程體系的pH；降解設定時間后，開啟出料口及閥門，并啟動一級泵，降解的多糖通過陶瓷微濾膜，經出料口及閥門、一級泵進入第一級超濾膜分離器；第一級超濾膜分離器的截流液返回到罐體內，透過液進入貯罐，經二級泵進入第二級超濾膜分離器，第二級超濾膜分離器的截流液經濃縮通過出料閥門排出，得降解多糖產品。

本發明具有如下優點：