[發(fā)明專利]脈沖電場(chǎng)協(xié)同臭氧制備低分子量水溶性殼聚糖的裝置與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210335277.0
• 申請(qǐng)日: 2012-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN102875696A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓忠;曾新安;孫大文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C08B37/08
• 分類號(hào): C08B37/08
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可控低分子量殼聚糖的制備方法，特別涉及一種采用高強(qiáng)脈沖電場(chǎng)與臭氧協(xié)同作用制備低分子量水溶性殼聚糖的方法。

背景技術(shù)

甲殼素又名甲殼質(zhì)，幾丁質(zhì)，其化學(xué)名為：(1，4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-β-D-葡聚糖。

殼聚糖是甲殼素部分或全部脫乙酰化的產(chǎn)物，分子鏈由β-(1-4)-2-乙酰胺基-D-葡糖單元和β-(1-4)-2-氨基-D-葡糖單元組成的共聚物，其結(jié)構(gòu)式如下：

甲殼素、殼聚糖是自然界中唯一的堿性多糖，糖環(huán)上又帶有活性羥基，這一獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，賦予甲殼素、殼聚糖及其衍生物獨(dú)特的理化性質(zhì)和生物活性，如抗菌、降膽固醇、降血脂、增強(qiáng)免疫功能、抗腫瘤功能等，廣泛用于醫(yī)藥、食品、功能材料、化妝品、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、日用化學(xué)品及生命科學(xué)、功能材料等領(lǐng)域。

然而，殼聚糖的分子量通常在幾十萬(wàn)到幾百萬(wàn)之間，不能溶于水性溶劑中，但現(xiàn)代研究表明殼聚糖的分子量與它的用途有著密不可分的聯(lián)系。不同分子量的殼聚糖性質(zhì)差異很大，有時(shí)甚至表現(xiàn)出截然相反的特性，而上述殼聚糖的許多獨(dú)特功能只有在其分子質(zhì)量降低到一定程度時(shí)才表現(xiàn)出來(lái)，并將降解后分子量低于1萬(wàn)的殼聚糖命名為“殼寡糖”。因此，降解制備殼寡糖成為了當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。目前，殼聚糖降解的主要方法包括：化學(xué)降解法、酶降解法和物理降解法。中國(guó)發(fā)明專利CN1389477A公開了一種可控分子量水溶性殼聚糖的制備方法。中國(guó)發(fā)明專利CN1283634A公開了一種水溶性殼聚糖的制備方法。中國(guó)發(fā)明專利CN1318567A公開了一種高濃度法制備低聚水溶性殼聚糖的方法。中國(guó)發(fā)明專利CN101643516A公開了一種將殼聚糖制備成水溶性殼寡糖的方法。中國(guó)發(fā)明專利CN101235101A公開了一種催化氧化降解殼聚糖制備水溶性低分子量的殼聚糖的方法。中國(guó)發(fā)明專利CN101240305A公開了一種酶法降解殼聚糖生產(chǎn)殼寡糖的方法。中國(guó)發(fā)明專利CN1563106A公開了一種輻射法制備小分子量或水溶性殼聚糖的方法。這些方法的缺點(diǎn)在于：

(1)化學(xué)降解法存在著降解條件難控制、后處理繁瑣、成本高、產(chǎn)量低等缺點(diǎn)；

(2)酶降解法也有著諸如降解所用酶成本過(guò)高，發(fā)酵工藝復(fù)雜、無(wú)法大批量工業(yè)化生產(chǎn)等問(wèn)題；

(3)輻照降解屬間歇操作，不利于連續(xù)化生產(chǎn)，對(duì)設(shè)備要求很高，同時(shí)可能產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。

(4)本發(fā)明的目的在于提供一種能夠快速降解、反應(yīng)條件容易控制、分子量可控的水溶性殼聚糖制備方法，具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便、產(chǎn)品純度高、品質(zhì)穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低、對(duì)環(huán)境友好、污染少，適合工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

在于提供一種制備時(shí)間短，品質(zhì)穩(wěn)定，工藝環(huán)保的脈沖電場(chǎng)協(xié)同臭氧制備低分子量水溶性殼聚糖的裝置與方法。

本發(fā)明可以通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明認(rèn)識(shí)到β-(1，4)糖苷鍵的斷裂是殼聚糖降解的主要的反應(yīng)，殼聚糖酸溶液中，氨基被質(zhì)子化，在電場(chǎng)處理下，殼聚糖在溶液中的鏈狀結(jié)構(gòu)更舒展，從而增加了自由基攻擊β-(1，4)糖苷鍵的機(jī)會(huì)，同時(shí)，電場(chǎng)和臭氧協(xié)同作用，能增加殼聚糖溶液中的自由基濃度，促進(jìn)了自由基反應(yīng)，從而提高殼聚糖的降解效率。

本發(fā)明目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

脈沖電場(chǎng)協(xié)同臭氧制備低分子量水溶性殼聚糖的方法，包括以下步驟：

(1)將分子量大于1.0×10⁵Da，脫乙酰度大于70％的高分子量殼聚糖溶于酸性溶液后置于夾套瓶的空心結(jié)構(gòu)中，所述酸性溶液質(zhì)量濃度為0.5～10％，殼聚糖在酸性溶液中的濃度為1～100g/L；所述的酸性溶液為鹽酸、甲酸、乙酸、檸檬酸和乳酸中的一種或多種；

(2)打開氧氣鋼瓶的閥門，開啟臭氧發(fā)生器，將濃度為10～3500mg/L的臭氧以0.1～3L/min的速度由氣體分散器導(dǎo)入高分子量殼聚糖酸性溶液中，打開恒溫循環(huán)器，使殼聚糖酸性溶液保持在25～40℃；

(3)將混有臭氧的殼聚糖酸性溶液泵入到脈沖電場(chǎng)處理器進(jìn)行循環(huán)處理：電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)為5～70kV/cm，脈沖寬度5～110μs，脈沖頻率5～5000Hz，脈沖波形為平方波，殼聚糖酸性溶液的流速為10～120mL/min，脈沖電場(chǎng)處理的時(shí)間為30～120min；

(4)向脈沖電場(chǎng)處理后的殼聚糖降解液中加入堿溶液，調(diào)節(jié)pH至6～8，抽濾并依次用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌，濾液經(jīng)濃縮后在真空干燥，即得分子量小于1.0×10⁴Da的低分子量水溶性殼聚糖。