[發(fā)明專利]一種利用超聲?水力協(xié)同空化制備低聚殼聚糖的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610065935.7
• 申請(qǐng)日: 2016-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN105504095B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃永春;楊鋒;李利軍;許佳麗;任仙娥;黃承都;黃瓊;謝清若;張昆明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C08B37/08
• 分類號(hào): C08B37/08
• 代理公司: 柳州市榮久專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)45113
• 代理人: 韋微

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低聚殼聚糖方法的制備方法，特別涉及一種利用超聲-水力協(xié)同空化制備低聚殼聚糖的方法。

背景技術(shù)

一般由甲殼素脫乙酰化制得的殼聚糖分子量很大，且有緊密的晶體結(jié)構(gòu)，不溶于普通溶劑，只能溶解于某些酸性介質(zhì)中，這使得殼聚糖的應(yīng)用受到極大的限制。另外，研究表明：不同相對(duì)分子質(zhì)量的殼聚糖性質(zhì)差異很大，有時(shí)甚至?xí)憩F(xiàn)出截然相反的特性，殼聚糖的許多特異性功能只有在相對(duì)分子質(zhì)量降低到一定程度才表現(xiàn)出來。殼聚糖經(jīng)降解得到的低聚水溶性殼聚糖，有著獨(dú)特的、優(yōu)越的生理活性和物化性質(zhì)，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和開發(fā)價(jià)值，從而倍受關(guān)注。

目前，殼聚糖降解方法主要有化學(xué)法、酶法和物理法。

（1）化學(xué)法是通過化學(xué)的方法對(duì)殼聚糖進(jìn)行降解，主要有：酸降解法、NaNO₂降解法、氧化降解法等。化學(xué)降解過程反應(yīng)不好控制，相對(duì)分子質(zhì)量分布寬，容易對(duì)環(huán)境造成污染，產(chǎn)品顏色較深。

（2）酶法降解是利用專一性或非專一性酶對(duì)殼聚糖進(jìn)行降解的方法。酶降解法降解過程和降解產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量易于被控制，并且是在較溫和的條件下直接進(jìn)行的，不需要加入其它化學(xué)反應(yīng)試劑，對(duì)環(huán)境污染少。然而，酶法降解周期長(zhǎng)，酶容易失活，生產(chǎn)成本高，目前還難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

（3）物理降解法目前主要是輻射法、微波法、超聲波法及水力空化法。輻射降解法利用放射性射線降解殼聚糖，但輻射降解法對(duì)設(shè)備要求很高，同時(shí)可能產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。微波法是通過微波輻射對(duì)殼聚糖進(jìn)行降解，但微波降解殼聚糖目前還是停留在間歇操作，難以連續(xù)化生產(chǎn)。超聲波降解主要是通過超聲空化效應(yīng)對(duì)殼聚糖進(jìn)行降解，其降解作用十分明顯，可得到較為均一的低相對(duì)分子質(zhì)量殼聚糖，并且超聲波降解法用酸量明顯減少，后處理過程大為簡(jiǎn)化，對(duì)環(huán)境的污染也大大降低。但是，由于超聲空化的總耗能中，只有5%-10%用于空化效應(yīng)，其余的90%-95%以熱能的形式使系統(tǒng)升溫。這種升溫不僅造成能量的浪費(fèi)，同時(shí)不利于對(duì)熱敏物質(zhì)（例如生物、醫(yī)藥等行業(yè)）的處理；超聲空化的另一個(gè)嚴(yán)重問題，在實(shí)驗(yàn)室和小規(guī)模小容器的有限空間條件下，效果較好，但是將應(yīng)用放大至中試規(guī)模或更大規(guī)模時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)很不穩(wěn)定的功能削弱現(xiàn)象。本申請(qǐng)的申請(qǐng)人在較早前申請(qǐng)并獲得了專利號(hào)為ZL2010101787923的中國(guó)發(fā)明專利，該專利是利用水力空化裝置（文丘里管）制備低聚殼聚糖，但是在后續(xù)的研發(fā)過程中，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)：水力空化降解通過空化泡潰滅在其周圍產(chǎn)生局部高溫和高壓，并伴隨出現(xiàn)強(qiáng)烈的沖擊波和微射流，這些物理?xiàng)l件為溶液中殼聚糖降解提供了一個(gè)有利的理化環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了通過自由基氧化、高溫?zé)峤夂统R界水氧化使殼聚糖分子發(fā)生降解作用。但若能進(jìn)一步提高水力空化對(duì)殼聚糖的效率，對(duì)于節(jié)能降耗具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種利用超聲-水力協(xié)同空化制備低聚殼聚糖的方法，該方法通過殼聚糖溶液本身超聲-水力空化效應(yīng)對(duì)殼聚糖進(jìn)行降解，具有簡(jiǎn)便易行、能耗低、效率高等特點(diǎn)；具有大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。

解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：一種利用超聲-水力協(xié)同空化制備低聚殼聚糖的方法，包括以下步驟：

第一步：殼聚糖溶解：將高分子量殼聚糖加入溶劑中溶解制成殼聚糖溶液，所述的溶劑為無機(jī)酸水溶液、有機(jī)酸水溶液或偏酸性的緩沖溶液之中的一種，其中，所述的無機(jī)酸水溶液或有機(jī)酸水溶液的質(zhì)量濃度為1%-13%，所述的緩沖溶液的pH為3-5，所述的高分子量殼聚糖的相對(duì)分子質(zhì)量大于2×10⁶，脫乙酰度大于60%；所述的無機(jī)酸為鹽酸，有機(jī)酸為甲酸、乙酸、乳酸或檸檬酸，所述的緩沖溶液為乙酸-乙酸鈉或檸檬酸-檸檬酸鈉；

第二步：降解；

第三步：向降解完成后的殼聚糖溶液中加入堿溶液，調(diào)節(jié)pH為9-10，沉淀，離心得沉淀物；

第四步：沉淀物用丙酮和乙醚洗滌1-3次，真空干燥即得低聚殼聚糖；

第一步中所述的殼聚糖溶液的質(zhì)量濃度為1g/L-10g/L；

所述第二步為超聲-水力協(xié)同空化降解：將殼聚糖溶液在超聲-水力空化裝置中進(jìn)行空化降解處理；

所述的超聲-水力空化裝置包括恒溫水浴循環(huán)水箱、貯罐、泵、超聲-水力空化器、輸送殼聚糖溶液的管道以及安裝在管道上的壓力表、閥門；所述泵通過管道分別與貯罐、超聲-水力空化器連通，超聲-水力空化器通過管道與貯罐連通；