[發明專利]一種基于離子調控的酶法定向制備低粘度及超低粘度褐藻膠的方法

有效

• 申請號: 201710352605.0
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107227326B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 江曉路;穆惠敏;沈照鵬
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: C12P19/14
• 分類號: C12P19/14;C12P19/04
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于離子調控的酶法定向制備低粘度及超低粘度褐藻膠的方法，具體是指以褐藻為原料，利用離子調控褐藻膠裂解酶的活性，以降解生產低粘度及超低粘度褐藻膠的方法。

背景技術

褐藻膠是從海帶、馬尾藻等褐藻中提取出來的一種多糖類生物高分子，是由甘露糖醛酸和古羅糖醛酸組成的一種線型聚合物。與中、高粘度褐藻膠相比，低粘度及超低粘度褐藻膠具有分子量小、穩定性好、滲透性強、水溶性好等特點，而被廣泛的應用于印染、醫療衛生與食品行業。低粘度及超低粘度褐藻膠在世界藻膠中占有重要地位，其需求量約占總需求量得30-40%，且在德國、美國、日本、韓國和國內市場都很大，但由于國內以往無法生產，多年來處于空白地位。

當前國內褐藻膠的生產多沿用傳統生產工藝，傳統工藝耗水量極大，每生產1噸褐藻膠產品約需要1000噸水；其產品規格也仍以中粘度褐藻膠為主，約占總產量的90%，但低粘度、超低粘度和高粘度褐藻膠產品所占比例極少，嚴重制約了褐藻膠產業結構的優化與發展。目前國內外低粘度及超低粘度的生產方法無外乎、高溫消化法、加酸蒸煮海帶法、脫鈣凝膠加溫法及褐藻酸鈉干粉加溫存放法等，缺點如專利CN104448032B一種從褐藻中提取褐藻酸鈉的方法，該工藝為了制備低粘度褐藻膠，采用高溫、強酸等方法以此來降低褐藻膠粘度，該方法具有成本高、能耗大、分子量不均一等缺點。

目前，一些研究者將酶解法應用到低粘度及超低粘度生產中，如專利CN105367684A一種低粘度海藻酸鈉的制備方法與專利CN103665183A一種超低粘度褐藻膠的生產方法，其工藝均為在堿消化前使用纖維素酶、蛋白酶、果膠酶進行酶解處理后，經過堿消化、稀釋、脫色、鈣析、脫鈣、中和、醇沉后得到低粘度及超低粘度的褐藻膠產品，其中專利CN105367684A主要描述了該技術在低粘度褐藻膠的工業化生產中的應用。該種提取工藝利用纖維素酶、蛋白酶、果膠酶分解褐藻細胞壁，加快褐藻膠的溶出，從而提高出膠率，但纖維素酶、蛋白酶、果膠酶對褐藻膠無分解作用，很難得到低粘度及超低粘度褐藻膠。再如專利CN200610042119A一種生產低粘度褐藻膠的方法，該專利將稀釋后的可降解和液化褐藻膠的海洋細菌菌懸液噴灑于海帶表面，處理3-60天后，再以常規方法對海帶處理，得到低粘度的褐藻膠。該低粘度褐藻膠生產工藝中菌僅作用于海帶表面，對藻體內部褐藻酸作用有限，具有酶解效率低，工藝歷時時間長等缺點。

論文《褐藻膠裂解酶系的酶化學_產物分析及應用研究》在第五章公開了“褐藻膠裂解酶在低粘度和超低粘度褐藻膠制備中的應用”，該方法利用褐藻膠裂解酶的粗酶液對堿消化后的消化液進行酶解處理，經固色、消化、酶解、過濾、鈣析、脫鈣、烘干后制得低粘度及超低粘度褐藻膠，但該褐藻膠裂解酶系是由三個單體酶（酶A、酶B與酶C）組成，因該酶系的三個單體酶底物特異性不同，所以利用該粗酶液制備的低粘度及超低粘度褐藻膠分子量規格不均一，易出現小分子寡糖。與當前市場上的多數低粘度褐藻膠產品無異，分子量均一度較差。本專利通過金屬離子對褐藻膠裂解酶系的調節作用實現單體酶活性中心的開放和關閉，以控制底物的降解水平，再利用不同截留分子量的膜生物反應器生產制備出分子量規格較為均一的低粘度及超低粘度褐藻膠。

發明內容

為解決傳統工藝耗水嚴重、分子量均一度差等問題，本發明提供一種利用褐藻膠裂解酶生產低粘度及超低粘度褐藻膠的方法。

本發明采用如下技術方案：一種基于離子調控的酶法定向生產低粘度及超低粘度褐藻膠的方法，包括以下具體步驟：

（1）原料預處理:鮮褐藻或加水泡發并洗去表面雜質后的干褐藻切塊于0.5 %-1 %甲醛溶液中固色，清水洗去表面甲醛；

（2）消化:加入料液比為1:10-1:40（m/v）的4 %-8 %碳酸氫鈉溶液、50-70 ℃、80-400 r/min攪拌條件下消化1-4 h；

（3）酶活調控：在褐藻膠裂解酶液中用K⁺、Na⁺和Ba²⁺的溶液按摩爾比1：2-25:0.001-0.5比例調控單體酶酶活。具體操作時以1-200 mmol/L的BaCl₂溶液加至褐藻膠裂解酶液中，30 ℃恒溫孵育5-30 min，以此對褐藻膠裂解酶三個單體酶進行酶活調控；