本發(fā)明屬于精細化工技術領域，具體涉及一種低聚殼聚糖的生產(chǎn)方法。

背景技術：

低聚殼聚糖的制備方法主要有降解法、合成法和發(fā)酵法。目前合成法與發(fā)酵法由于存在諸多技術難題，未能實現(xiàn)工業(yè)化。降解又分酸解法、氧化降解和酶降解。酸解法反應往往較劇烈，不易控制，選擇性差，且所得產(chǎn)品聚合度較低，甚至被降解為單糖；同時，酸解產(chǎn)物分離純化困難，低聚殼聚糖含量不高，得率一般低于20%，故酸解法一般不能在工業(yè)上使用。酶法成本過高，也很難實現(xiàn)工業(yè)化。

現(xiàn)有技術有用氧化性物質(zhì)協(xié)同降解殼聚糖的研究，所得的低聚殼聚糖水溶性較好，本發(fā)明擬提供一種低聚殼聚糖的生產(chǎn)方法，該方法得率高，產(chǎn)品溶解性更好，溶解度更高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是現(xiàn)有技術中降解殼聚糖收率低、產(chǎn)品溶解性不夠好的問題。

本發(fā)明解決技術問題的技術方案為：提供一種低聚殼聚糖的生產(chǎn)方法。該方法包括以下步驟：

a、向帶有攪拌、夾套及測溫裝置的搪瓷反應釜中，加入不超過總容積一半的去離子水，邊攪拌邊加入總量三分之二的殼聚糖，加完繼續(xù)攪拌10min；然后向反應釜中一次性加入四分之一量的過氧化氫，攪拌10min；夾套送汽升溫，反應釜內(nèi)升溫至50℃開始計時，讓反應液在50℃～90℃范圍內(nèi)反應2h；然后向其中流加四分之一量的過氧化氫，使反應液在50℃～90℃之間反應；然后交替加入剩下的兩份六分之一量的殼聚糖和四分之一量的過氧化氫；過氧化氫為流加，過氧化氫加入速度控制在0.1kg～0.5kg/min，反應溫度在50℃～90℃之間且不能有冒鍋現(xiàn)象；加完過氧化氫繼續(xù)保溫，反應以殼聚糖全溶且反應液澄清為終點；達到終點后反應液溫度降至60℃,加入還原性物質(zhì),并保持2h；夾套通冷卻水，使反應釜內(nèi)溫度降到40℃以下,邊過濾邊將反應液放入儲罐中；

b、將95vol%乙醇置于另一冷凍槽中降溫；取冷凍好反應液，按比例邊攪拌邊緩慢的加入冷凍好的乙醇中；當加完反應液后輕輕攪拌1～10min；放置15～60min，過濾，濾餅用低溫99vol%的乙醇洗滌，抽干，再用循環(huán)熱風烘箱烘干，粉碎過篩得白色低聚殼聚糖。

其中，上述低聚殼聚糖的生產(chǎn)方法中，步驟a中所述加入的殼聚糖為質(zhì)量分數(shù)為5～35%的殼聚糖。

其中，上述低聚殼聚糖的生產(chǎn)方法中，步驟a中所述的達到反應終點時，過氧化氫與殼聚糖加入的摩爾比為1.3～5.5:1。

其中，上述低聚殼聚糖的生產(chǎn)方法中，步驟a中所述的還原物質(zhì)為抗壞血酸。

其中，上述低聚殼聚糖的生產(chǎn)方法中，步驟b中所述的冷凍好的反應液溫度為0～10℃。

其中，上述低聚殼聚糖的生產(chǎn)方法中，步驟b中所述的95vol%乙醇至降溫－30～0℃ 。

其中，上述低聚殼聚糖的生產(chǎn)方法中，步驟b中所述的95vol%乙醇與反應液的重量比為1～4：1。

其中，上述低聚殼聚糖的生產(chǎn)方法中，步驟b中所述的洗滌濾餅的乙醇溫度為－30℃～10℃。

其中，上述低聚殼聚糖的生產(chǎn)方法中，步驟b中所述的濾餅用99vol%的乙醇洗滌1～5次。

其中，上述低聚殼聚糖的生產(chǎn)方法中，步驟b中所述的烘干溫度為40～60℃。

其中，上述低聚殼聚糖的生產(chǎn)方法中，步驟b中所述的烘干時間為2～8h。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明方法生產(chǎn)的低聚殼聚糖分子量低，完全水溶，溶解度高達80g/100g水；本發(fā)明的氧化降解在中性介質(zhì)中進行，產(chǎn)品不含無機鹽類，并且反應液中添加了還原物質(zhì)，可完全消除殘存的過氧化物，保證產(chǎn)品中無過氧化物殘存，產(chǎn)品易分離，無污染物排放；本發(fā)明方法生產(chǎn)過程無危害環(huán)境的廢氣、廢液及廢固體物產(chǎn)生，產(chǎn)品經(jīng)毒理學試驗屬無毒物。另外，本發(fā)明采用首創(chuàng)的低溫下醇析來生產(chǎn)低聚殼聚糖，生產(chǎn)得到白色的殼聚糖產(chǎn)品，較以往的淡黃色或黃色殼聚糖外觀大大改善，且具有更高的生物活性，用其制備了低聚殼聚糖種衣劑，用于種子處理，顯示該低聚殼聚糖的生物活性更高，并具有良好的抑菌、殺菌、促進種子發(fā)芽的功能。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種低聚殼聚糖的生產(chǎn)方法，具體操作過程如下：

a、向帶有攪拌、夾套及測溫裝置的搪瓷反應釜中，加入不超過總容積一半的去離子水，邊攪拌邊加入總量三分之二的殼聚糖，加完繼續(xù)攪拌10min；然后向反應釜中一次性加入四分之一量的過氧化氫，攪拌10min；夾套送汽升溫，反應釜內(nèi)升溫至50℃開始計時，讓反應液在60℃～80℃范圍內(nèi)反應2h；然后向其中流加四分之一量的過氧化氫，使反應液在60℃～80℃之間反應；然后交替加入剩下的兩份六分之一量的殼聚糖和四分之一量的過氧化氫；過氧化氫為流加，過氧化氫加入速度控制在0.1kg～0.5kg/min,，確保反應溫度在60℃～80℃之間且不能有冒鍋現(xiàn)象；加完過氧化氫繼續(xù)保溫，其殼聚糖質(zhì)量分數(shù)為5%～35%，達到反應終點時， n(過氧化氫): n(殼聚糖)= 1.3～5.5，反應以殼聚糖全溶且反應液澄清為終點；達到終點后反應液溫度降至60℃,加入還原性物質(zhì),以消除殘存的過氧化物,并保持2h；然后夾套通冷卻水，使反應釜內(nèi)溫度降到40℃以下,然后邊過濾邊將反應液放入冷凍槽中降溫，反應液降溫至0℃～10℃。

b、將體積分數(shù)為95%乙醇置于另一冷凍槽中降溫至－30℃～0℃，取冷凍好的一定量的反應液，按m(乙醇)：m(反應液)=1～4比例邊攪拌邊緩慢的加入冷凍好的乙醇中；當加完反應液后輕輕攪拌1～10min；放置15～60min，大部分析出的物料將沉到底部，過濾，濾餅用低溫體積分數(shù)為99%的乙醇洗滌1～5次，抽干，濾餅用循環(huán)熱風烘箱40℃～60℃烘干2h～8h。粉碎過篩得白色低聚殼聚糖。

下面通過實施例對本發(fā)明的具體實施方式做進一步的解釋說明，但不將其保護范圍限制在實施例所述范圍內(nèi)。

實施例1

向500L帶攪拌、夾套及測溫裝置的搪瓷反應釜中，加入200kg去離子水，開動攪拌，邊攪拌邊加入20kg 100目殼聚糖，加完繼續(xù)攪拌10min。然后向其中一次性加入質(zhì)量分數(shù)為27.5%的過氧化氫20kg ，攪拌10min。本反應所加過氧化氫的質(zhì)量分數(shù)均為27.5%。夾套送汽升溫，反應釜內(nèi)升溫至60℃開始計時，讓反應液在60℃～70℃范圍內(nèi)保溫2h。 然后向其中流加20kg 過氧化氫，使反應液在60℃～70℃之間反應。過氧化氫加完后加入5kg殼聚糖。繼續(xù)流加20kg過氧化氫，加完后再加入5kg殼聚糖。流加余下的20kg過氧化氫，過氧化氫加入速度控制在0.1kg～0.5kg/min，確保反應溫度在60℃～70℃之間且不能有冒鍋現(xiàn)象。加完過氧化氫1h后使反應液溫度降至60℃并加入1kg抗壞血酸，并保持3h。然后夾套通冷卻水，使反應釜內(nèi)溫度降到40℃,然后邊過濾邊將反應液放入冷凍槽降溫5℃。將體積分數(shù)為95%乙醇置于另一冷凍槽中降溫-5℃。將冷凍好的體積分數(shù)為95%乙醇120kg移入沉析槽中， 取冷凍好的反應液60kg，邊攪拌邊緩慢的加入冷凍好的乙醇中。當加完反應液后輕輕攪拌1min。放置15min，大部分析出的物料將沉到底部，過濾，濾餅用－10℃的體積分數(shù)為99%的乙醇洗滌兩次，抽干，濾餅用循環(huán)熱風烘箱在60℃烘干6h，粉碎過篩得80目白色低聚殼聚糖（殼寡糖）17.472kg。

實施例2

向500L帶攪拌、夾套及測溫裝置的搪瓷反應釜中，加入250kg去離子水，開動攪拌，邊攪拌邊加入25kg 100目殼聚糖，加完繼續(xù)攪拌10min。然后向其中一次性加入25kg 過氧化氫，攪拌10min。本反應所加過氧化氫的質(zhì)量分數(shù)均為27.5%。夾套送汽升溫，反應釜內(nèi)升溫至60℃開始計時，讓反應液在70℃～80℃范圍內(nèi)保溫2h。 然后向其中流加25kg 過氧化氫，使反應液在70℃～80℃之間反應。過氧化氫加完后加入6.25kg殼聚糖。繼續(xù)流加25kg過氧化氫，加完后再加入6.25kg殼聚糖。流加余下的20kg過氧化氫，過氧化氫加入速度控制在0.1kg～0.5kg/min，確保反應溫度在70℃～80℃之間且不能有冒鍋現(xiàn)象。加完過氧化氫1h后使反應液溫度降至60℃ 并加1.5kg抗壞血酸，并保持3h。然后夾套通冷卻水，使反應釜內(nèi)溫度降到40℃, 然后邊過濾邊將反應液放入冷凍槽降溫5℃。將體積分數(shù)為95%乙醇置于另一冷凍槽中降溫-5℃。將冷凍好的體積分數(shù)為95%乙醇180kg移入沉析槽中， 取冷凍好的反應液60kg，邊攪拌邊緩慢的加入冷凍好的乙醇中。當加完反應液后輕輕攪拌1min。放置15min，大部分析出的物料將沉到底部，過濾，濾餅用－10℃的體積分數(shù)為99%的乙醇洗滌兩次，抽干，濾餅用循環(huán)熱風烘箱在60℃烘干6h，粉碎過篩得80目白色低聚殼聚糖（殼寡糖）。其余反應液按上述比率析出，按上述過程操作，共得白色低聚殼聚糖20.647kg。

實施例3

向1000L帶攪拌、夾套及測溫裝置的搪瓷反應釜中，加入500kg去離子水，開動攪拌，邊攪拌邊加入40kg 100目殼聚糖，加完繼續(xù)攪拌10min。然后向其中一次性加入40kg 過氧化氫，攪拌10min。夾套送汽升溫，反應釜內(nèi)升溫至60℃開始計時，讓反應液在60℃～70℃范圍內(nèi)保溫2h。 然后向其中流加40kg 過氧化氫，使反應液在60℃～70℃之間反應。過氧化氫加完后加入10kg殼聚糖。繼續(xù)流加40kg過氧化氫，加完后再加入10kg殼聚糖。流加余下的40kg過氧化氫，過氧化氫加入速度控制在0.1kg～0.5kg/min，確保反應溫度在60℃～70℃之間且不能有冒鍋現(xiàn)象。加完過氧化氫1h后使反應液溫度降至60℃并加入2Kg抗壞血酸，并保持3h。然后夾套通冷卻水，使反應釜內(nèi)溫度降到40℃, 然后邊過濾邊將反應液放入冷凍槽降溫5℃。將體積分數(shù)為95%乙醇置于另一冷凍槽中降溫-5℃。將冷凍好的體積分數(shù)為95%乙醇120kg移入沉析槽中，取冷凍好的反應液60kg，邊攪拌邊緩慢的加入冷凍好的乙醇中。當加完反應液后輕輕攪拌1min。放置15min，大部分析出的物料將沉到底部，過濾，濾餅用－10℃的體積分數(shù)為99%的乙醇洗滌兩次，抽干，濾餅用循環(huán)熱風烘箱在50℃烘干7h，粉碎過篩得80目白色低聚殼聚糖（殼寡糖）,其余反應液按上述操作處理，共得36.571kg白色低聚殼聚糖（殼寡糖）。

效果驗證

溶解度的測定

向裝有回流冷凝管的200mL三口燒瓶中加入100mL蒸餾水，分別加入90g實施例1～3所得的低聚殼聚糖。將燒瓶置于電磁攪拌器上，攪拌并加熱至50℃，保持5min,然后冷卻到20℃的條件下，放置2h,此時燒杯底部應有少許沉淀，否則應調(diào)整低聚殼聚糖的加入量。用移液管吸取約10mL上部澄清的飽和溶液，置于已知質(zhì)量的稱量瓶中，稱量稱量瓶和飽和溶液重量,然后通過加熱將溶劑揮發(fā)干凈并烘干至恒重。

通過下式計算低聚殼聚糖的溶解度：

式中：

S—溶解度，單位為克(g)；

m₀—稱量瓶質(zhì)量的數(shù)值，單位為克(g)；

m₁—飽和溶液和稱量瓶質(zhì)量的數(shù)值，單位為克(g)；

m₂—溶質(zhì)和稱量瓶質(zhì)量的數(shù)值，單位為克(g)。

本發(fā)明的上述實施例所生產(chǎn)的低聚殼聚糖通過上述方法測定，溶解度分別為82.33g、80.26g、81.74g，溶解度均在80g/100g水以上，溶解度高。

生物活性測定

應用本發(fā)明的實施例1～3所生產(chǎn)的低聚殼聚糖制備了低聚殼聚糖種衣劑，將該種衣劑浸泡玉米農(nóng)大108號種子，放置10 d后觀察，種子表面掛膜完好，未見明顯脫落。15 d后用10倍放大鏡觀察其物理性狀（特別是成膜性能）無明顯變化。用本種衣劑處理的玉米種子，4 d發(fā)芽勢為97%；7 d發(fā)芽率為98%，而空白對照樣4 d發(fā)芽勢為74%，7 d發(fā)芽率僅為77%。

此外，用該種衣劑對棉花種植過程進行了實驗，實驗結果見下表。

表1 不同方法對棉種應用效果對照表

由上表可知，本發(fā)明方法所生產(chǎn)的低聚殼聚糖具有極高的生物活性。利用本發(fā)明方法所生產(chǎn)的低聚殼聚糖制備的種衣劑具有良好的抑菌、殺菌、促進種子發(fā)芽作用，與空白對照組相比，提高玉米種子發(fā)芽率21%；另外，該種衣劑可有效防病治蟲、保苗壯苗，從而促進種苗健康生長，提高作物產(chǎn)量。使用本發(fā)明方法所生產(chǎn)的低聚殼聚糖制備的種衣劑處理棉花種子，與常規(guī)拌種相比，每100 m²產(chǎn)量可增加4.8 kg。