專利名稱：酶法制備不同聚合度低聚糖的調(diào)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種調(diào)控低聚糖聚合度的方法，具體地說(shuō)涉及一種酶法制備不同聚合度低聚糖的調(diào)控方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種酶法制備不同聚合度低聚糖的調(diào)控方法，把酶法降解多糖與膜分離相結(jié)合，通過(guò)選擇不同的膜介質(zhì)及膜的孔徑大小，將中空纖維或平板膜超濾器與酶降解反應(yīng)器相連接，對(duì)不同聚合度的低聚糖進(jìn)行即時(shí)分離，大于截留分子量的分子返回反應(yīng)釜繼續(xù)降解，超濾液再經(jīng)納濾器分離，除掉低活性的單糖、二糖和水等小分子化合物，得到不同聚合度的低聚糖。
具體方案是將多糖原料溶解成溶液，按0.5-3.0％(重量百分比)加入降解酶進(jìn)行降解，本發(fā)明指的多糖原料降解包括果膠、卡拉膠、瓊膠、褐藻膠、黃原膠、田菁膠、葡聚糖、木聚糖、甘露聚糖、肝素、硫酸多糖等原料的生物降解，降解酶可以是幾丁質(zhì)酶、纖維素酶、菠蘿蛋白酶、溶菌酶、脂肪酶、殼聚糖酶、果膠酶等中任選一種或幾種，反應(yīng)溫度15-80℃，pH＝3.0-10.0，粘度下降至40-60％開(kāi)始超濾；中空纖維、平板膜超濾器與酶降解反應(yīng)器相連接，先將溶液泵入中空纖維、平板膜超濾器，對(duì)不同聚合度的低聚糖進(jìn)行分離，膜的孔徑以透過(guò)相應(yīng)分子量的低聚糖為準(zhǔn)則，但必須截留住酶分子，通常采用截流分子量為2,000-100,000的膜，小于截留分子量的部分透過(guò)膜，大于截留分子量的分子返回反應(yīng)釜繼續(xù)降解；超濾液泵入卷式平板膜納濾器分離，納米濾膜截流分子量為100-2,000，其選擇原則以透過(guò)單糖、二糖和水為準(zhǔn)，通常選用對(duì)MgSO4截留率為80-95％的膜；經(jīng)以上步驟，除掉低活性的單糖、二糖和水等小分子化合物，得到不同聚合度的低聚糖。
本發(fā)明的反應(yīng)分離耦合操作方式，可以是連續(xù)操作或間歇操作，原料補(bǔ)充方式可以是間歇補(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、本發(fā)明采用酶法降解殼聚糖與膜分離相耦合可以使產(chǎn)生的低聚糖及時(shí)分離，有效地阻止其進(jìn)一步降解。
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)選擇不同孔徑的膜的調(diào)控操作條件可以獲得不同聚合度的低聚糖。
4、本發(fā)明過(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)。
實(shí)施例1在酶降解反應(yīng)器1中將0.5％殼聚糖溶解于pH5.6、濃度為0.05M的醋酸鈉緩沖液中，過(guò)濾除渣，加入1％殼聚糖酶為降解酶，反應(yīng)溫度35℃，反應(yīng)時(shí)間4小時(shí)，降解殼聚糖，待溶液粘度下降至40-60％即可進(jìn)行超濾。中空纖維膜超濾器卷式平板膜納濾器組裝為一個(gè)膜組件2并通過(guò)輸液泵3與酶降解反應(yīng)器1相連接，將不同聚合度的寡聚糖進(jìn)行分離，中空纖維超濾膜表面積為2m2，切割分子量為2,000-10,000，小于截留分子量的部分透過(guò)膜，得到超濾液，大于截留分子量的分子經(jīng)控制閥4返回酶降解反應(yīng)器1繼續(xù)降解。本例采用連續(xù)補(bǔ)料方式。經(jīng)中空纖維超濾膜得到的超濾液再泵入2英寸卷式平板膜納濾器分離，其膜面積0.5m2，截流分子量為100-2,000，除掉低活性的單糖、二糖和大量水，得到聚合度為3-20的殼寡糖，并由產(chǎn)物收集器5收集。
實(shí)施例2將2％果膠溶于20L的水溶液中，加入3.0％的果膠酶，反應(yīng)溫度50℃，反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)，pH3.0，平板膜超濾器超濾，采用間歇補(bǔ)料，其余操作同實(shí)施例1，得到聚合度為3-20的果膠寡聚糖。
實(shí)施例33％的卡拉膠水溶液中加入0.5％脂肪酶，反應(yīng)溫度80℃，pH10，其余操作同實(shí)施例1，得到聚合度為3-18的卡拉膠寡聚糖。
實(shí)施例4瓊膠水溶液中加入幾丁質(zhì)酶，反應(yīng)溫度15℃，其余操作同實(shí)施例1，得到聚合度為3-18的瓊膠寡聚糖。
實(shí)施例5膠水溶液中加入溶菌酶，其余操作同實(shí)施例1，得到聚合度為3-18的褐藻寡聚糖實(shí)施例6黃原膠水溶液中加入菠蘿蛋白酶，其余操作同實(shí)施例1，得到聚合度為3-18的黃原膠寡聚糖。
實(shí)施例7田菁膠水溶液中加入纖維素酶，其余操作同實(shí)施例1，得到聚合度為3-18的田菁膠寡聚糖。
實(shí)施例8葡聚糖水溶液中加入果膠酶與菠蘿素酶，其余操作同實(shí)施例1，得到聚合度為3-20的葡聚寡聚糖實(shí)施例9糖水溶液中加入纖維素酶與溶菌酶，其余操作同實(shí)施例1，得到聚合度為3-20的木聚寡聚糖。
實(shí)施例10甘露聚糖水溶液中加入果膠酶，其余操作同實(shí)施例1，得到聚合度為3-20的甘露寡聚糖。
實(shí)施例11肝素水溶液中加入果膠酶，其余操作同實(shí)施例1，得到聚合度為3-18的肝素寡聚糖。
實(shí)施例12硫酸多糖水溶液中加入果膠酶，其余操作同實(shí)施例1，得到聚合度為3-18的硫酸寡聚糖。
實(shí)施例13殼聚糖的酶降解反應(yīng)將1％的殼聚糖溶于pH＝5.6，0.05M的醋酸緩沖液中，按酶∶底物＝1∶20加入酶，在45℃下反應(yīng)，以反應(yīng)液粘度下降的百分率表征各種酶的降解活性。用平氏粘度計(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、t1，則殼聚糖粘度下降的百分率為t0-t1/t0。
表1各種酶降解殼聚糖活性

實(shí)施例14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1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，不同聚合度殼聚糖所占比例如表2所示，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。
表2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
1.一種酶法制備不同聚合度低聚糖的調(diào)控方法，包括如下步驟將多糖原料溶解成溶液，加入0.5-3.0％(重量百分比)降解酶，反應(yīng)溫度15-80℃，pH＝3.0-10.0，中空纖維、平板膜超濾器與酶降解反應(yīng)器相連接進(jìn)行分離，其超濾器截流分子量為2,000-100,000，大于截留分子量的分子返回反應(yīng)釜繼續(xù)降解，超濾液再經(jīng)卷式平板膜納濾器分離，納米濾膜截流分子量為100-2,000，得到聚合度3-20的低聚糖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酶法制備不同聚合度低聚糖的調(diào)控方法，其特征在于，其中多糖降解指包括果膠、卡拉膠、瓊膠、褐藻膠、黃原膠、田菁膠、葡聚糖、木聚糖、甘露聚糖、肝素、硫酸多糖等原料的生物降解。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酶法制備不同聚合度低聚糖的調(diào)控方法，其特征在于，其中降解酶可以是幾丁質(zhì)酶、纖維素酶、菠蘿蛋白酶、溶菌酶、脂肪酶、殼聚糖酶、果膠酶等中任選一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酶法制備不同聚合度低聚糖的調(diào)控方法，其特征在于，降解液粘度下降至40-60％開(kāi)始超濾。
全文摘要
一種酶法制備不同聚合度低聚糖的調(diào)控方法，把酶法降解多糖與膜分離相結(jié)合，通過(guò)選擇不同的膜介質(zhì)及膜的孔徑大小，將中空纖維或平板膜超濾器與酶降解反應(yīng)器相連接，對(duì)不同聚合度的低聚糖進(jìn)行即時(shí)分離，超濾液再經(jīng)納濾器分離，除掉低活性的單糖、二糖和水等小分子化合物，得到不同聚合度的低聚糖。采用這種技術(shù)可生產(chǎn)多種不同系列及不同聚合度的低聚糖，無(wú)活性的單糖和二糖生成量低，較高聚合度的多糖可以實(shí)現(xiàn)再反應(yīng)和分離連續(xù)操作。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，適合于規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C07H3/00GK1414001SQ0113684
公開(kāi)日2003年4月30日 申請(qǐng)日期2001年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月26日
發(fā)明者杜昱光, 白雪芳, 曲天明, 李曙光 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所