[发明专利]一种汽爆联合生物酶制备海藻酸及海藻酸钠的方法

说明书

技术领域

本发明属于中药现代化领域，涉及一种汽爆联合生物酶制备海藻酸及海藻酸钠的方法。

背景技术

海藻酸，其分子式为(C₆H₇O₆)_n，相对分子量在32000～200000左右，是从褐藻类的海带或马尾藻中提取的一种多糖碳水化合物，是由1,4-聚-β-D-甘露糖醛酸和α-L-古洛糖醛酸组成的一种线型聚合物，其衍生物包括海藻酸钠、海藻酸钙、海藻酸锌、海藻酸铁、海藻酸钾、海藻酸镁、海藻酸铵等。其中海藻酸钠因其良好的生物降解性和生物相容性，被广泛应用于化学、生物、医药、食品等领域。

目前，世界范围内海藻酸钠制备方法可分为四种：酸凝酸化法、钙凝酸化法、钙凝离子交换法、酶解提取法。前三种方法为纯化学方法，在提取过程中由于较高浓度的碳酸钠消化，导致生产出的海藻酸钠黏度较高，产率一般在20％左右，并且大量的酸碱化学药品对环境的污染较大。而酶作为一种特殊的以蛋白质形式存在的生物催化剂，在啤酒、果汁果酒、纺织、饲料、皮革、酒精等行业得到了广泛的应用，并以其特异、高效、绿色环保等特点而备受青睐。我们考虑到海藻酸主要存在于海带及马尾藻的细胞壁中，而细胞壁的主要成分为纤维素、半纤维素及木质素；同时在提取过程中，还要受到其它大分子物质，如果胶、蛋白质等的干扰，赵岩、吴鹏发明了一种用于海带前处理的复合生物酶配方及使用方法(201010292123.9)，该发明既能显著降低高海藻酸钠的粘度，又能降低化学药品的用量，但对于海藻酸钠收率的提高幅度有限。

但由于细胞壁中的木质素和半纤维素以共价键的方式相结合，果胶以镶嵌的形式将木质素、半纤维素和纤维素胶合，纤维素分子被包埋其中，形成一层天然屏障。无论是化学方法、物理方法，还是生物酶制剂等单一方法作用于细胞壁，都无法完全打开木质素的天然屏障，只能通过降解果胶，打开一小部分通道，使生物酶制剂与纤维素等大分子接触。这就造成我们的发明(201010292123.9)应用于海藻酸钠的提取工艺中，需要耗时6h的酶处理，产率才能提高1倍左右。

汽爆技术是将渗进植物组织内部被压缩的气体短时间突发性释放完毕，目的是用较少的能量将原料按要求分解。汽爆机将容器内的全部原料在毫秒级时间范围内，以炸散的形式悬在大气空间。由于其作用时间短，能量密度高而且集中，气体分子可以渗透到纤维素与木质素等大分子之间，充分地在大分子水平上将物料分解。因此，汽爆过程可以将植物细胞壁果胶镶嵌的木质素、半纤维素和纤维素的共聚体打散为木质素、果胶、半纤维素和纤维素的分散体，结合生物酶技术彻底攻破植物细胞壁的天然屏障系统。

陈洪章等人发明海带组分分离生物量全利用制备多种产品的方法(201010120859.8)，该发明将汽爆技术引入海带组分分离中，其主要是通过蒸汽汽爆加碳酸钠消化来生产海藻酸钠、膳食纤维、碘、色素等产品，与传统技术相比节水、节能。但一方面，与传统技术相比，单纯引入汽爆技术，仅能使植物大部分细胞壁果胶镶嵌的木质素、半纤维素和纤维素的共聚体打散为木质素、果胶、半纤维素和纤维素的分散体，这些大分子聚合物依然存在，仍需要高浓度的碳酸钠溶液长时间消化，在这些大分子物质降解的过程中，海藻酸势必也会随着降解，碳酸钠的浓度越高、消化时间越长，海藻酸降解的越多，得到的海藻酸、海藻酸钠分子量越低，黏度大大降低，产品质量越差；另一方面，蒸汽汽爆过程中，由于汽爆介质为超过100℃的水蒸气，长时间的高温势必会破坏海带中的有效物质，降低产品质量。

本发明正是考虑到空气汽爆联用复合酶技术能够解决以上诸多问题。一方面汽爆技术可以破坏细胞壁木质素天然屏障系统，将海带或马尾藻细胞壁中的果胶镶嵌的木质素、半纤维素和纤维素的共聚体打散为木质素、果胶、半纤维素和纤维素的分散体；另一方面，由于选用空气作为汽爆介质，仅以空气加压产生汽爆，所以不会出现高温破坏海带的有效物质海藻酸。继而联用复合生物酶将木质素、果胶、半纤维素、蛋白质和纤维素等降解为小分子。从而最大限度的降低海藻酸及海藻酸钠制备过程中其它大分子物质对海藻酸提取的干扰，降低整个工艺的能耗，降低化学试剂的用量，进一步提高海藻酸及其衍生物(海藻酸钠等)的产品产率及产品质量。

发明内容

基于此，有必要提供一种提高海藻酸及海藻酸钠产率、降低产品粘度、减少化学药品使用的海藻酸及海藻酸钠生产方法。

一种汽爆联合生物酶制备海藻酸及海藻酸钠的方法，包括以下步骤：

(1)原料前处理：新鲜海带或马尾藻水洗去泥沙等杂质后切成小段，淋去表面水分；