[发明专利]臭氧降解壳聚糖制备活性壳寡糖的方法

说明书

技术领域

本发明是一种利用臭氧降解壳聚糖制备活性壳寡糖的技术。

背景技术

甲壳素(chitin)是一种结构为β-1，4聚-2-乙酰氨基-D-葡萄糖的高分子聚合物，部分脱乙酰基后的产物称为壳聚糖(chitosan)，是一种为数不多的天然碱性多糖。其结构式为

壳聚糖具有特殊的生理活性，无毒、可生物降解、生物相溶性好，近年来在化工、环保、食品、医药、化妆品、农业等方面的应用越来越引起人们的关注。然而，壳聚糖的分子量从几十万到几百万不等。且分子间和分子内部存在大量的氢键。因而不溶于水和一些普通溶剂，这大大限制了壳聚糖的应用。

壳聚糖经过降解后生成低分子量的产物称为壳寡糖(chitosan oligochitosan，COS)，这种壳寡糖是指2～20个氨基葡萄糖以B-1，4糖苷键连接而成的低聚糖，不但水溶性好，而且很容易被吸收，其药理活性是同等重量壳聚糖的14倍。近年来，随着研究的深人，由壳聚糖降解制备分子量≤3000Da的壳寡糖展现出了许多独特的生理活性和功能：提高巨噬细胞的功能；抑制肿瘤细胞的生长和转移；降低血糖；降低胆固醇和血脂；降血压；抗菌和抑菌；阻碍病原菌生长繁殖，促进蛋白质合成，活化植物细胞，从而促进植物快速生长；调节肠道菌群等。因此，壳寡糖被广泛应用于医药、保健食品、生物农药和饲料添加剂等领域，市场前景十分看好。

为了制备壳寡糖，目前对壳聚糖的降解方法可大致分为酸降解法、酶降解法和氧化降解法三种。其中酸降解法工艺操作虽然简单，但降解产品中的单糖和双糖含量偏高，三糖以上的活性壳寡糖含量偏低，还存在降解条件较难控制，后处理繁琐等缺点。酶降解法条件温和，降解过程及聚合度容易控制，但多数单一水解酶对壳聚糖降解程度有限，水解时间过长，生产周期太长。H₂O₂氧化降解法的速度相对较快，但其反应条件较难控制，有人发现H₂O₂氧化法会引起氨基含量的下降，而且降解过程的后期常常伴有褐变反应。

本发明的目的在于提供一种能够快速降解、反应条件容易控制、降解过程不会产生褐变的臭氧降解壳聚糖制备活性壳寡糖的方法，具有工艺简单、高活性的糖组分含量高，生产成本较低，适合于工业化规模生产等特点。

发明内容

本发明提供了一种臭氧降解壳聚糖制备活性壳寡糖的方法，其步骤包括：

A、将壳聚糖粉末溶于酸性溶液中，调节其pH范围到1～7，置于臭氧降解槽中。

B、在盛有壳聚糖溶液的臭氧降解槽中加入0.01～0.1％(质量百分数)臭氧催化剂，以50～200ml/min的速度通人臭氧，在10～100℃、600～800r/min高速搅拌和20～1000kHz超声波或180～320nm紫外线辐射下，反应30～800min，得到降解液。

C、降解液经过膜分离技术截留聚合度为3～10或3～20的壳聚糖降解产物，经过浓缩、喷雾干燥获得高活性的壳寡糖产品。

本发明所述的壳聚糖用量为2～5％(质量百分数)，所述的酸性溶液为1～5％(质量百分数)的醋酸溶液或盐酸溶液。

本发明所述的臭氧降解槽为玻璃、或内壁瑭玻璃的金属、或耐盐酸的不锈钢材料制成，装置有高速搅拌浆，具有夹层加热和恒温装置，底部装有超声波发生器或顶部装有紫外线光源灯的反应器。气体分布器是带有很多微孔的石英管或不锈钢管做成，装在底部，臭氧从气体分布器导入降解槽中。