專(zhuān)利名稱(chēng)：一種酶法降解殼聚糖與膜分離相耦合生產(chǎn)殼寡糖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是用酶法降解殼聚糖與膜分離相結(jié)合生產(chǎn)高生理活性殼寡糖的技術(shù)。
殼寡糖是指在β-1,4位結(jié)合有2-10個(gè)葡糖胺的一種低聚糖，它具有抑制腫瘤生長(zhǎng)，增強(qiáng)機(jī)體免疫力，降低血液中膽固醇的能力；能促進(jìn)雙歧桿菌增殖，抑制腸道有害菌的生長(zhǎng)；它還具有阻礙病原菌的生長(zhǎng)繁殖，增強(qiáng)植物對(duì)病蟲(chóng)害的防御能力，因而被廣泛用于醫(yī)藥，保健食品和農(nóng)業(yè)中。此外還用于化學(xué)工業(yè)作為絮凝劑、分離膜、酶固定化載體等。殼寡糖通常由殼聚糖降解而獲得，目前主要采用酸降解、氧化降解和酶降解法，殼寡糖的分離提取通常采用活性炭、硅藻土、活性炭-氟鎂石或離子交換膜電滲析技術(shù)。這些方法雖然可以實(shí)現(xiàn)活性殼寡糖的有效分離，但由于操作繁雜，污染嚴(yán)重，成本高而影響大規(guī)模生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的在于提供一種酶法降解殼聚糖與膜分離相耦合生產(chǎn)殼寡糖的方法，采用這種技術(shù)生產(chǎn)殼寡糖，無(wú)活性的單糖和二糖生成量低，活性寡糖收率高，污染小，生產(chǎn)成本低，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)和分離連續(xù)操作，適合于規(guī)模生產(chǎn)。
本發(fā)明提供了一種酶法降解殼聚糖與膜分離相耦合生產(chǎn)殼寡糖的方法，其特征在于生產(chǎn)過(guò)程如下(1)以酶降解殼聚糖制備殼寡糖；(2)采用中空纖維或平板超濾器與降解反應(yīng)結(jié)合原位即時(shí)分離出活性寡糖；(3)再用納濾器過(guò)濾超濾液，分離出高濃度活性殼寡糖。
本發(fā)明中所述酶降解過(guò)程可以是將0.5-3.0％重量殼聚糖溶在醋酸溶液中，降解用酶是幾丁質(zhì)酶、纖維素酶、菠蘿蛋白酶、溶菌酶、脂肪酶、殼聚糖酶，或其復(fù)合物，酶相對(duì)殼聚糖的用量為0.5-3.0％重量；反應(yīng)溫度15-60℃，pH3.0-7.0。
所述超濾過(guò)程可以是當(dāng)反應(yīng)液黏度降至40～50％后，將酶解液從反應(yīng)釜泵入膜分離器中，膜分離器以超濾模式操作，膜的切割分子量為2000-10000，小于膜切割分子量的分子透過(guò)膜，未透過(guò)部分返回反應(yīng)釜繼續(xù)酶解。
所述納濾過(guò)程可以是將透過(guò)超濾器的酶解液泵入納濾器，納濾器選擇卷式平板膜，膜對(duì)MgSO4的截留率為80-95％，單糖、二糖和大量水透過(guò)膜，未透過(guò)部分為活性殼寡糖的濃縮液。
本發(fā)明的反應(yīng)分離藕合操作方式，可以是連續(xù)操作，也可以是間歇操作，原料補(bǔ)加方式，可以是間歇補(bǔ)料，也可以是連續(xù)補(bǔ)料，間歇補(bǔ)料是在膜分離器排出一定量后，向反應(yīng)釜中加入等體積的原料液，連續(xù)補(bǔ)料在膜分離器濾出的同時(shí)向反應(yīng)釜中滴加原料液，但補(bǔ)加速率須與濾出速率相等。
本發(fā)明所采用的膜超濾器可以是商用的中空纖維或平板型超濾膜分離器，也可自行構(gòu)建加工由各種材料制成的超濾膜組成的各種形式的膜分離器。膜的孔徑以透過(guò)相應(yīng)分子量的殼寡糖為準(zhǔn)則，但必須截留酶分子。通常為2000-10000。
本發(fā)明所用納濾膜分離器，可以是商用的卷式平板膜或自行設(shè)計(jì)的各種形式納濾膜器，膜的選擇以透過(guò)單糖和二糖，水和醋酸為準(zhǔn)則，通常選用對(duì)MgSO4截留率為80-95％的膜。
本發(fā)明與現(xiàn)有的批次降解后層析分離比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、采用酶法降解殼聚糖與膜分離相藕和可以使活性殼寡糖即時(shí)得到分離，有效地抑制了它在酶作用下進(jìn)一步降解為無(wú)活性殼寡糖。
2、降解酶可連續(xù)重復(fù)使用，提高了酶的使用效率。
3、通過(guò)選擇不同孔徑的膜和調(diào)控操作條件可以獲得不同聚合度的殼寡糖。
4、過(guò)程簡(jiǎn)捷，減少了分離過(guò)程引起的污染，提高了分離效率。過(guò)程可連續(xù)進(jìn)行，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
總之，本發(fā)明將膜分離技術(shù)與酶法降解殼聚糖相結(jié)合，即采用中空纖維或平板膜超濾器對(duì)降解反應(yīng)液原位分離，及時(shí)分離出具有生理活性的殼寡糖，有效地控制活性殼寡糖在酶作用下的進(jìn)一步降解，也可以防止降解產(chǎn)物對(duì)反應(yīng)的抑制作用，由于實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作，酶可重復(fù)使用，提高降解酶的使用效率。超濾膜的濾出液再經(jīng)納濾，除去低聚合度的無(wú)活性的寡糖和大量的水，使超濾液得到濃縮，獲得生理活性高的某聚合度范圍的殼寡糖產(chǎn)品。
下面通過(guò)實(shí)例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例1殼聚糖的酶降解反應(yīng)將0.5-3.0％的殼聚糖溶于醋酸緩沖液中(pH 5.6,0.05M)，加入一定量的酶，酶∶底物=1∶20，在15-60℃下反應(yīng)，以反應(yīng)液黏度下降的百分率表征各種酶的降解活性。用平氏黏度計(jì)測(cè)定初始和降解12小時(shí)后反應(yīng)液通過(guò)測(cè)量段的下降時(shí)間t0、t，則殼聚糖黏度下降的百分率為t0-t/t0。
各種酶降解殼聚糖活性
實(shí)施例2酶降解反應(yīng)與膜分離的耦合實(shí)驗(yàn)在不銹鋼反應(yīng)釜中，將1％的殼聚糖溶于20L的1％醋酸溶液中，1％(對(duì)殼聚糖)的殼聚糖酶加入到反應(yīng)體系中，40℃攪拌1小時(shí)后，黏度下降至40-60％開(kāi)始超濾，超濾器為膜面積2m2的中空纖維膜濾器，切割分子2000-10000，采用間歇補(bǔ)料，共補(bǔ)料6批，超濾濾出液20L。14L超濾液用2的卷式平板膜納濾器處理，膜對(duì)MgSO4截留率為80-95％，膜面積0.5m2，得濃縮液2L，濾出液12L，濃縮液的時(shí)間飛行質(zhì)譜如附圖
所示。圖中標(biāo)記的數(shù)字峰為殼寡糖的聚合度，主要是3-8糖，10糖以上僅含微量。
實(shí)施例3 間歇補(bǔ)料與連續(xù)補(bǔ)料實(shí)驗(yàn)反應(yīng)總體積20L，試驗(yàn)條件與實(shí)施例2相同，投料1小時(shí)后開(kāi)始超濾，同時(shí)以等速連續(xù)補(bǔ)加原料和醋酸，超濾濾出液60L，經(jīng)過(guò)納濾得濃縮液1.8L，在間歇補(bǔ)料與連續(xù)補(bǔ)料中，不同聚合度殼寡糖所占比例見(jiàn)下表，連續(xù)補(bǔ)料使3-4糖相對(duì)量降低，而6-8糖相對(duì)量增加。
間歇補(bǔ)料與連續(xù)補(bǔ)料中，3-10糖的相對(duì)量
權(quán)利要求
1．一種酶法降解殼聚糖與膜分離相耦合生產(chǎn)殼寡糖的方法，其特征在于生產(chǎn)過(guò)程如下(1)以酶降解殼聚糖制備殼寡糖；(2)采用中空纖維或平板超濾器與降解反應(yīng)結(jié)合原位即時(shí)分離出活性寡糖；(3)再用納濾器過(guò)濾超濾液，分離出高濃度活性殼寡糖。
2．按照權(quán)利1所述酶法降解殼聚糖與膜分離相耦合生產(chǎn)殼寡糖的方法，其特征在于所述酶降解過(guò)程是將0.5-3.0％重量殼聚糖溶在醋酸溶液中，降解用酶是幾丁質(zhì)酶、纖維素酶、菠蘿蛋白酶、溶菌酶、脂肪酶、殼聚糖酶，或其復(fù)合物，酶相對(duì)殼聚糖的用量為0.5-3.0％重量；反應(yīng)溫度15-60℃，pH3.0-7.0。
3．按照權(quán)利1所述酶法降解殼聚糖與膜分離相耦合生產(chǎn)殼寡糖的方法，其特征在于所述超濾過(guò)程是當(dāng)反應(yīng)液黏度降至40～50％后，將酶解液從反應(yīng)釜泵入膜分離器中，膜分離器以超濾模式操作，膜的切割分子量為2000-10000，小于膜切割分子量的分子透過(guò)膜，未透過(guò)部分返回反應(yīng)釜繼續(xù)酶解。
4．按照權(quán)利1所述酶法降解殼聚糖與膜分離相耦合生產(chǎn)殼寡糖的方法，其特征在于所述納濾過(guò)程是將透過(guò)超濾器的酶解液泵入納濾器，納濾器選擇卷式平板膜，膜對(duì)MgSO4的截留率為80-95％，單糖、二糖和大量水透過(guò)膜，未透過(guò)部分為活性殼寡糖的濃縮液。
5．按照權(quán)利1、2、3或4所述酶法降解殼聚糖與膜分離相耦合生產(chǎn)殼寡糖的方法，其特征在于反應(yīng)與分離連續(xù)操作，或者間歇操作。
6．按照權(quán)利5所述酶法降解殼聚糖與膜分離相耦合生產(chǎn)殼寡糖的方法，其特征在于連續(xù)操作時(shí)原料連續(xù)補(bǔ)料或間歇補(bǔ)料。
全文摘要
一種酶法降解殼聚糖與膜分離相耦合生產(chǎn)殼寡糖的方法,其特征在于生產(chǎn)過(guò)程如下:(1)以酶降解殼聚糖制備殼寡糖;(2)采用中空纖維或平板超濾器與降解反應(yīng)結(jié)合原位即時(shí)分離出活性寡糖;(3)再用納濾器過(guò)濾超濾液,分離出高濃度活性殼寡糖。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)分離一體化,防止了活性寡糖的二次降解。由于過(guò)程實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作,降解酶可以連續(xù)使用,提高了效率,降低了成本,有利于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號(hào)C07H3/00GK1302809SQ00110009
公開(kāi)日2001年7月11日 申請(qǐng)日期2000年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月5日
發(fā)明者杜昱光, 張銘俊, 王毓福, 曲天明, 張虎, 白雪芳, 虞星炬 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所