一種高濃度殼寡糖及其生產(chǎn)方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種高濃度殼寡糖的生產(chǎn)方法，還涉及所述的高濃度殼寡糖。
【【背景技術(shù)】】
[0002]殼寡糖因具有良好的水溶性，及抑制腫瘤細(xì)胞及抑菌、促進(jìn)雙歧桿菌增殖、保濕抗氧化、防腐保鮮等獨(dú)特的生理活性，已在食品、醫(yī)藥、保健、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域表現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景，而關(guān)于殼寡糖的制備研宄則成為了熱點(diǎn)，相應(yīng)研宄都加大了投入。
[0003]生產(chǎn)殼寡糖的方法有化學(xué)、物理及酶水解法。酶水解法因反應(yīng)條件溫和、易控制、無污染、產(chǎn)品均一等特性而成為理想的制備方法。CN 103255086A、發(fā)明名稱“芽孢桿菌及其產(chǎn)生的殼聚糖酶和該酶水解獲得的殼寡糖”公開了利用芽孢桿菌產(chǎn)生的殼聚糖酶生產(chǎn)殼寡糖，其底物濃度為3%。CN 103194510A、發(fā)明名稱“一種用于水稻浸種和葉面噴施的殼寡糖的制備方法”公開了利用纖維素酶與殼聚糖酶聯(lián)合酶解制備殼寡糖，其底物濃度為1%_4%。CN 201310030254、發(fā)明名稱“一種利用嗜熱子囊菌內(nèi)切β-1，4-葡聚糖酶降解殼聚糖制備殼寡糖的方法”公開了利用內(nèi)切葡聚糖酶制備殼寡糖，其底物濃度為3 %，殼寡糖的含量為77 %。CN201110405284、發(fā)明名稱“一種應(yīng)用復(fù)合酶制備殼寡糖的方法”公開了應(yīng)用纖維素酶、溶菌酶、淀粉酶、脂肪酶、葡萄糖酶、木瓜蛋白酶等復(fù)合酶酶解殼聚糖生產(chǎn)殼寡糖，其底物濃度為5%-7%。Takashi等人(文獻(xiàn)Takashi Kuroiwa, YoheiNoguchi，Mitsutoshi Nakajima.Product1n of chitosan oligosaccharides usingchitosanase immobilized on amylose-coated magnetic nanoparticles[J].ProcessB1chemistry, 2008,43:62-69)報道了固定化殼聚糖酶生產(chǎn)殼寡糖的方法，制備的殼寡糖產(chǎn)率為40%以上。
[0004]目前，利用生物酶解法生產(chǎn)殼寡糖都是以殼聚糖為原料，由于殼聚糖高粘性，酶解反應(yīng)時底物濃度難以達(dá)到8%以上。如果其底物濃度低于8%，則會出現(xiàn)底物溶解不徹底，底物轉(zhuǎn)化率低的問題。與高濃度底物相比，低濃度底物需要更多設(shè)備周轉(zhuǎn)，設(shè)備投資大，產(chǎn)品脫水干燥需要更多能量消耗，生產(chǎn)成本更高。因此，提高殼聚糖濃度對于降低生產(chǎn)成本意義重大。
[0005]因此，本發(fā)明人在總結(jié)現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過大量實驗工作與分析研宄，終于完成了本發(fā)明。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006][要解決的技術(shù)問題]
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種高濃度殼寡糖。
[0008]本發(fā)明的另一個目的是提供所述高濃度殼寡糖的生產(chǎn)方法。
[0009][技術(shù)方案]
[0010]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0011]本發(fā)明涉及一種高濃度殼寡糖的生產(chǎn)方法。
[0012]該生產(chǎn)方法的步驟如下:
[0013]A、預(yù)處理
[0014]脫乙酰度90%?95%的殼聚糖進(jìn)行粉碎，得到粒度為80?100目的殼聚糖粉末；同時用水將殼聚糖酶配制成酶活性為500?1000U/ml的殼聚糖酶液；
[0015]B、第一次酶解
[0016]往反應(yīng)罐中加入水，在攪拌下用冰醋酸將其pH調(diào)節(jié)至5.3?5.5，然后加熱將其水的溫度升高至45°C?48°C，接著加入在步驟A得到的殼聚糖粉末W1，在攪拌速度200?300rpm的條件下使其溶解，在18?24min后再加入在步驟A制備的殼聚糖酶液L1進(jìn)行酶解28?34min ;其中L1^ W丨的重量比為I:25?60 ；
[0017]C、第二次酶解
[0018]往第一次酶解液中添加在步驟A得到的殼聚糖粉末W2，在攪拌速度250?350rpm的條件下使其溶解，在12?ISmin后再加入在步驟A制備的殼聚糖酶液1^2進(jìn)行酶解50?70min ;其中1^2與W2的重量比為I:33?68 ；
[0019]D、第三次酶解
[0020]往第二次酶解液中添加在步驟A得到的殼聚糖粉末W3，在攪拌速度250?350rpm的條件下使其溶解，在8?12min后再加入在步驟A制備的殼聚糖酶液1^進(jìn)行酶解1.5?2.5h ;其中L3與W 3的重量比為I:50?100 ；
[0021]并且L = U+U+L^ = W AWJW3;其中L與W的重量比為1:32?64 ;
[0022]接著在攪拌速度150?250rpm、溫度45?52°C與pH5.5?6.0的條件下繼續(xù)酶解7?1h ；
[0023]E、后處理
[0024]步驟D得到的酶解液用振動篩去除大顆粒，再通過微濾去除未充分酶解碎片得到純凈酶解液，它經(jīng)噴霧干燥得到所述的殼寡糖。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，在步驟A中，殼聚糖粉碎所使用的設(shè)備是JB系列萬能粉碎機(jī)、錘片式粉碎機(jī)或鏈條式粉碎機(jī)。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選方式，在步驟B中，冰醋酸的濃度是以重量計0.5%?
1.
[0027]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選方式，在步驟E中，使用振動篩去除粒徑為3?1mm的大顆粒。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選方式，在步驟E中，微濾所使用的設(shè)備是陶瓷膜過濾器、板框過濾器或袋式過濾器。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選方式，在步驟E中，所述噴霧干燥是在進(jìn)風(fēng)口溫度190°C與出風(fēng)口溫度90°C的條件下進(jìn)行的。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選方式，在步驟E中，噴霧干燥所使用的設(shè)備是壓力噴霧干燥機(jī)、離心噴霧干燥機(jī)或冷凍噴霧干燥機(jī)。
[0031]本發(fā)明還涉及采用所述生產(chǎn)方法生產(chǎn)得到的殼寡糖粉末。所述的殼寡糖粉末含有以重量計80?85%殼寡糖、5?8%水與0.5?0.8%灰分。
[0032]下面將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
[0033]本發(fā)明涉及一種高濃度殼寡糖的生產(chǎn)方法。
[0034]本發(fā)明將高濃度殼聚糖底物分批投入反應(yīng)罐中，每批次添加相應(yīng)單位的殼聚糖酶，對殼聚糖進(jìn)行充分酶解，提高設(shè)備使用效率，降低生產(chǎn)成本，再經(jīng)粗濾、微濾、噴霧，得到高濃度的殼寡糖粉末，成為可在食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用的活性物質(zhì)。
[0035]該生產(chǎn)方法的步驟如下:
[0036]A、預(yù)處理
[0037]脫乙酰度90%?95%的殼聚糖進(jìn)行粉碎，得到粒度為80?100目的殼聚糖粉末；同時用水將殼聚糖酶配制成酶活性為500?1000U/ml的殼聚糖酶液。
[0038]殼聚糖(β - (I — 4) -2-氨基-2-脫氧-D-匍萄糖)是甲殼素脫N-乙?；膹V物。一般而言，N-乙酰基脫去55%以上的就稱之為殼聚糖。純殼聚糖是一種白色或灰白色半透明的片狀或粉狀固體，無味、無臭、無毒性，純殼聚糖略帶珍珠光澤。
[0039]本發(fā)明使用的脫乙酰度90 %?95 %的殼聚糖是目前市場上銷售的產(chǎn)品，例如由濰坊市東興甲克制品廠以商品名東興或河南興源化工產(chǎn)品有限公司以商品名興源銷售的產(chǎn)品。市售的殼聚糖往往粒度太大，因此需要將其粉碎至本發(fā)明要求的80?100目粒度。
[0040]在本發(fā)明中，殼聚糖粉碎所使用的設(shè)備是JB系列萬能粉碎機(jī)、錘片式粉碎機(jī)或鏈條式粉碎機(jī)。它們都是目前市場上銷售的產(chǎn)品，例如由江陰市寶利機(jī)械制造有限公司以商品名金寶銷售的JB系列萬能粉碎機(jī)、由泰安市岱岳區(qū)泰峰農(nóng)牧機(jī)械廠以商品名八鷹銷售的錘片式粉碎機(jī)、由河南省恒生重型機(jī)械制造有限公司以商品名恒生銷售的鏈條式粉碎機(jī)。粉碎的殼聚糖再經(jīng)篩粉，收集粒度為80?100目的殼聚糖粉末。
[0041]本發(fā)明使用的殼聚糖酶是目前市場上銷售的產(chǎn)品，例如由西安大豐收生物科技有限公司以商品名大豐收或領(lǐng)先生物農(nóng)業(yè)股份有限公司以商品名富思德銷售的產(chǎn)品。
[0042]B、第一次酶解
[0043]往反應(yīng)罐中加入水，在攪拌下用冰醋酸將其pH調(diào)節(jié)至5.3?5.5，然后加熱將其水的溫度升高至45°C?48°C，接著加入在步驟A得到的殼聚糖粉末W1，在攪拌速度200?300rpm的條件下使其溶解，在18?24min后再加入在步驟A制備的殼聚糖酶液L1進(jìn)行酶解28?34min ;其中L1^ W丨的重量比為I:25?60。
[0044]在這個步驟中，冰醋酸的濃度是以重量計0.5%?1.0%。將水的pH調(diào)節(jié)至5.3?5.5與將水的溫度升高至45°C?48°C的目的在于殼聚糖在酸性條件下才能溶解，在合適的溫度下酶解效果最好。
[0045]在本發(fā)明中，如果第一次酶解時間小于28min，則會造成酶解不完全，最終影響產(chǎn)品的平均分子量；如果第一次酶解時間大于34min，則會由于酶活降低，延長生產(chǎn)時間；因此，第一次酶解時間為28?34min是合理的，優(yōu)選地是30?32min。
[0046]C、第二次酶解
[0047]往第一次酶解液中添加在步驟A得到的殼聚糖粉末W2，在攪拌速度250?350rpm的條件下使其溶解，在12?ISmin后再加入在步驟A制備的殼聚糖酶液1^2進(jìn)行酶解50?70min ;其中1^2與W2的重量比為I:33?68。
[0048]在本發(fā)明中，如果第二次酶解時間小于50min