專利名稱：一種制備水溶性殼聚糖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備乙酰度為45～55％、聚合度1000以下的水溶性殼聚糖(非鹽)的新方法，該方法簡化了聚合度較高的水溶性殼聚糖制備工藝，降低了成本。
背景技術(shù)：
甲殼素是地球上僅次于纖維素的第二大天然高分子多糖，但大分子甲殼素不溶于水和大多數(shù)常用有機(jī)溶劑，限制了其應(yīng)用，故須對甲殼素進(jìn)行化學(xué)改性。殼聚糖是甲殼素的脫乙酰產(chǎn)物。通常所說殼聚糖聚合度大于10時，水溶性不好，但可溶于醋酸、甲酸、鹽酸等水溶液中。殼聚糖作為一種天然堿性多糖，具有一些獨(dú)特的功能性，但其水溶性差嚴(yán)重影響其生理活性作用。產(chǎn)品水溶差會影響其在體內(nèi)的消化與吸收；殼寡糖雖然可溶于水，但分子量太小，可能降低其某些生理活性。例如，近來研究顯示聚合度大于6的水溶性低分子量殼聚糖比相應(yīng)的殼寡糖具有更好的抗腫瘤作用和免疫促進(jìn)作用。制備較高聚合度水溶性殼聚糖一直是人們希望解決的實(shí)際問題，研究發(fā)現(xiàn)乙酰度約為50％左右的殼聚糖，乙?；S機(jī)分布時，可溶于水[Sannan et al.Makromol.Chem.，19751191-1194]。
已報道較高聚合度水溶性殼聚糖的制備方法有以下幾種第一種方法是將甲殼素冷凍后，強(qiáng)堿脫乙酰化[Sannan et al.Makromol.Chem.，1976，1773589-3600；Kurita et al.Makromol.Chem.，19783197-3202]，但這種方法耗時過長，而且需要使用大量丙酮和乙醚；第二種方法是將殼聚糖在乙酸-水-甲醇-吡啶中用醋酸酐來乙?；磻?yīng)[Kurita et al.Chem.Lett.，19891597-1598]，但溶劑復(fù)雜；第三種方法是用NaBO3先降解，然后在高濃度(10％)的醋酸溶液中用醋酸酐乙?；?，然而醋酸酐用量太大，約為殼聚糖中氨基摩爾數(shù)的8～9倍[Kubota et al.Carbohydrate Research，2000，324268-274.]；第四種方法是用酶降解乙酰度10～30％的殼聚糖，利用酶對不同糖苷鍵識別能力和切斷能力的差異，和乙酰氨基在殼聚糖原料中的不均勻分布來制備低分子量產(chǎn)物，但聚合度10以上水溶性殼聚糖產(chǎn)物收率一般小于20％[Qin et al.International Journal of Biological Macromolecules，2002，31111-117.]。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種較高聚合度水溶性殼聚糖的制備方法，該方法制得的水溶性殼聚糖收率較高、成本較低。該產(chǎn)品可用作抗腫瘤和提高免疫作用的藥物和保健品的原料，或用作化妝品、食品的添加劑。
本發(fā)明的要點(diǎn)是將殼聚糖加入2～8wt％醋酸水溶液中，過濾，配成2～10wt％的殼聚糖醋酸溶液，加酶或氧化劑降解殼聚糖達(dá)到聚合度1000以下后，然后將溶液冷卻至0～10℃，加入醋酸酐的摩爾數(shù)為殼聚糖中氨基摩爾數(shù)0.5～0.7倍的0.5～10wt％的醋酸酐的乙醇或甲醇溶液，攪拌2～24小時，然后至20～40℃攪拌2～24小時，在攪拌下加堿調(diào)反應(yīng)混合物pH8以上，加乙醇沉降，離心后，固體產(chǎn)物用其2倍重量以上的0.1～1wt％KOH醇溶液在攪拌下浸泡，離心，用醇洗滌，干燥，得到乙酰度為45～55％的水溶性殼聚糖。
上述酶選自殼聚糖酶、甲殼素酶、聚糖酶、溶菌酶以及兩種或兩種以上的酶的混合物；氧化劑選自過氧化氫、次氯酸鹽、以及它們的混合物。
上述KOH醇溶液中的醇為甲醇或乙醇。
上述所用殼聚糖原料為市售的殼聚糖；或用市售的甲殼素與35～50wt％的氫氧化鈉水溶液在65～100℃反應(yīng)4～20小時，制備得到乙酰度為15～50％的殼聚糖。
上述水溶性殼聚糖產(chǎn)物干燥包括粉末噴霧干燥、真空干燥、加水溶解后冷凍干燥。
上述水溶性殼聚糖產(chǎn)物可用超濾膜超濾分級或滲透膜除鹽。
本發(fā)明用殼聚糖為原料，與摩爾數(shù)為殼聚糖中氨基摩爾數(shù)0.5～0.7倍的醋酸酐在醇-醋酸水溶液中反應(yīng)制得的乙酰度為45～55％的水溶性殼聚糖，不僅收率高(≥80％)，而且制法簡單、耗時較短、醋酸酐用料少、成本較低。制得的水溶性殼聚糖可用作抗腫瘤和提高免疫作用的藥物和保健品的原料，或用作化妝品、食品的添加劑。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1取市售蝦殼甲殼素55克，用45wt％氫氧化鈉濃溶液1000毫升，在溫度90℃反應(yīng)20小時，過濾，洗凈堿液后，殼聚糖產(chǎn)物(乙酰度20％)用2500毫升2wt％醋酸溶解，過濾，加市售過氧化氫10克，在70℃反應(yīng)，當(dāng)殼聚糖平均聚合度降到500時，加適量亞硫酸氫鈉，然后將溶液冷卻至5℃，滴加含12.5克醋酸酐的乙醇溶液1000毫升，緩慢攪拌12小時，然后至20℃緩慢攪拌24小時，在攪拌下加堿調(diào)反應(yīng)混合物pH11，加乙醇沉降，離心，固體產(chǎn)物用0.1wt％KOH甲醇溶液500毫升在攪拌下浸泡，離心，分別用100毫升甲醇洗滌三次，抽干，真空干燥，所得水溶性殼聚糖產(chǎn)物乙酰度為48.5％，收率≥95％。
實(shí)施例2取市售蟹殼甲殼素110克，用40wt％氫氧化鈉濃溶液2000毫升，在溫度70℃反應(yīng)12小時，過濾，產(chǎn)物(乙酰度32％)洗凈堿液后，加2800毫升2.6％醋酸溶解，過濾，濾液加酶液(武漢產(chǎn)，含半纖維酶和殼聚糖酶)在50℃反應(yīng)，當(dāng)殼聚糖平均聚合度降到約10時，然后將溶液冷卻至0℃，滴加含24.5克醋酸酐的乙醇2500毫升，緩慢攪拌24小時，然后至28℃緩慢攪拌2小時，在攪拌下加KOH調(diào)反應(yīng)混合物pH9，加乙醇沉降，離心，固體產(chǎn)物用0.5wt％KOH乙醇溶液1000毫升在攪拌下浸泡小時，離心，分別用100毫升乙醇洗滌三次，產(chǎn)物加水溶解，冷凍干燥，所得水溶性殼聚糖產(chǎn)物乙酰度為53.5％，收率為92％。
實(shí)施例3取市售蝦殼殼聚糖(乙酰度9％)110克，加2500毫升2.9wt％醋酸溶解，過濾，濾液加R-10纖維酶(日本產(chǎn))3克，在48℃反應(yīng)，當(dāng)殼聚糖平均聚合度降到約20時，然后將溶液冷卻至0℃，滴加含25.1克醋酸酐的乙醇2500毫升，緩慢攪拌12小時，然后控溫至28℃緩慢攪拌5小時，在攪拌下加KOH調(diào)反應(yīng)混合物pH9，加乙醇沉降，離心，固體產(chǎn)物用0.5wt％KOH乙醇溶液1000毫升在攪拌下浸泡小時，離心，分別用150毫升乙醇洗滌三次，產(chǎn)物加水溶解，用NMWL 10kDa、3kDa和1kDa超濾膜分級得到三個組分的溶液，將中間二個組分的濾液真空濃縮后，真空干燥得水溶性殼聚糖產(chǎn)物，所得產(chǎn)物平均乙酰度為50.2％，總收率為93％。
實(shí)施例4取市售蟹殼殼聚糖(乙酰度15.5％)110克，加2500毫升2.9wt％醋酸溶解，過濾，往濾液中加入次氯酸鈉6克和過氧化氫3克，在60℃反應(yīng)，當(dāng)殼聚糖平均聚合度降到約200時，加適量亞硫酸氫鈉，用市售滲透膜或者1kDa超濾膜除鹽后，將溶液冷卻至10℃，滴加含28.1克醋酸酐的甲醇2500毫升，緩慢攪拌12小時，然后至40℃緩慢攪拌12小時，在攪拌下加NaOH調(diào)反應(yīng)混合物pH8，加乙醇沉降，離心，固體產(chǎn)物用0.5wt％KOH甲醇溶液1000毫升在攪拌下浸泡4小時，離心，分別用200毫升甲醇洗滌三次，真空干燥得殼聚糖產(chǎn)物，所得產(chǎn)物平均乙酰度為51.8％，收率為92％。
權(quán)利要求
1.一種制備水溶性殼聚糖的方法，其特征在于將殼聚糖加入2～8wt％醋酸水溶液中，過濾，配成2～10wt％的殼聚糖醋酸溶液，加酶或氧化劑降解殼聚糖達(dá)到聚合度1000以下后，然后將溶液冷卻至0～10℃，加入醋酸酐的摩爾數(shù)為殼聚糖中氨基摩爾數(shù)0.5～0.7倍的0.5～10wt％的醋酸酐的乙醇或甲醇溶液，攪拌2～24小時，然后至20～40℃攪拌2～24小時，在攪拌下加堿調(diào)反應(yīng)混合物pH8以上，加乙醇沉降，離心后，固體產(chǎn)物用其2倍重量以上的0.1～1wt％的KOH醇溶液在攪拌下浸泡，離心，用醇洗滌，干燥，得到乙酰度為45～55％的水溶性殼聚糖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述酶選自殼聚糖酶、甲殼素酶、聚糖酶、溶菌酶以及兩種或兩種以上的酶的混合物；所述氧化劑選自過氧化氫、次氯酸鹽、以及它們的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述KOH醇溶液中的醇為甲醇或乙醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所用殼聚糖原料為甲殼素與35～50wt％的氫氧化鈉水溶液在65～100℃反應(yīng)4～20小時，制備得到乙酰度為15～50％的殼聚糖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述干燥為粉末噴霧干燥、真空干燥或加水溶解后冷凍干燥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于上述水溶性殼聚糖產(chǎn)物用超濾膜超濾分級或滲透膜除鹽。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種水溶性殼聚糖的制備方法，將殼聚糖加入2～8wt％醋酸水溶液中配成2～10wt％的殼聚糖醋酸溶液，加酶或氧化劑降解殼聚糖達(dá)到聚合度1000以下后，然后將溶液冷卻至0～10℃，加入醋酸酐的乙醇或甲醇溶液，攪拌2～24小時，然后至20～40℃攪拌2～24小時，在攪拌下加堿調(diào)反應(yīng)混合物pH8以上，加乙醇沉降，離心后，固體產(chǎn)物用其2倍重量以上的0.1～1wt％KOH醇溶液在攪拌下浸泡，離心，用醇洗滌，干燥，得到乙酰度為45～55％的水溶性殼聚糖。該方法簡化了聚合度較高的水溶性殼聚糖制備工藝，降低了成本。產(chǎn)品可用作抗腫瘤和提高免疫作用的藥物和保健品的原料，或用作化妝品、食品添加劑。
文檔編號A23L1/056GK1554267SQ200310111629
公開日2004年12月15日 申請日期2003年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者覃彩芹, 魯黎 申請人:孝感學(xué)院