一种利用脂肪酶制备壳寡糖的方法技术

本发明专利技术属于低聚糖制备技术领域，具体涉及一种利用脂肪酶制备壳寡糖的方法。本发明专利技术提供的利用脂肪酶制备壳寡糖的方法，包括将壳聚糖溶解于乙酸‑乙酸钠缓冲溶液中并添加蔗糖脂肪酸酯，配制壳聚糖溶液，向壳聚糖溶液中加入脂肪酶液酶解，酶解完成后将酶解液进行透析，将所得透析液浓缩后进行干燥等步骤。本发明专利技术提供的利用脂肪酶制备壳寡糖的方法操作简单，快速，制备所需时间短，所得到的降解产物壳寡糖产率高、分子量分布均匀、成色一致。

【技术实现步骤摘要】
一种利用脂肪酶制备壳寡糖的方法
本专利技术属于低聚糖制备
，具体涉及一种利用脂肪酶制备壳寡糖的方法。
技术介绍
壳聚糖别称脱乙酰甲壳素，属于长链大分子，生理条件下水溶性差，溶液黏度大，溶于弱酸性溶液后形成透明粘稠的壳聚糖胶体溶液是其最重要的性质，这使其作为生物效应剂的应用受到很大限制。壳寡糖是壳聚糖经过降解而得到的一种聚合度较低(2-20)的低分子聚合物，其链段分子上连接着大量的活泼性基团羟基和氨基，因此具有分子量低、溶解度高、吸湿保湿性好、吸收能力强和具有较好的生物相容性等优点，同时还具有抗炎、增强免疫力、降低胆固醇、降血脂、抗肿瘤、抑菌、抗病毒、清除自由基、抗氧化等生理活性。因此，壳寡糖产品在保健食品、医疗、化妆品等领域具有较好应用前景,对于深入研究利用壳聚糖制备壳寡糖的相关工艺，对进一步优化壳寡糖相关产品具有积极意义。目前壳聚糖降解的方法主要包括化学法、物理法和酶解法。相对于其它两种制备方法，酶法降解壳聚糖具有反应条件温和且容易控制、安全性高、环境污染少和能得到特定聚合度产物等优点。酶分为专一性酶和非专一性酶，专一性酶主要有壳聚糖酶、甲壳素酶等，非专一性酶主要有脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶、果胶酶、蛋白酶等，其中脂肪酶是作用于水有机界面见不溶性物的脂酶，能在微酸条件下显著降低壳聚糖的相对分子质量，具有显著的壳聚糖降解活力，但与其他非专一性酶相比，目前对于脂肪酶降解壳聚糖的研究相对较少。故本专利技术选用脂肪酶制备低聚合度的壳寡糖，以期能够得到较简便快速制备低聚合度壳寡糖的方法。中国专利文献CN1320123C公开了一种利用脂肪酶生产低分子量壳聚糖的方法，在底物浓度10～100g/L和反应时间5～6h的条件下进行酶解反应，滤液真空浓缩并过凝胶色谱柱，得到低分子量壳聚糖，该方法有效地降低了生产成本，但是所需的反应时间长，酶液和空气接触的时间长容易被氧化，不可避免的对后期的降解产物的颜色造成严重影响。谭佩毅等研究了正交实验法优化脂肪酶制备壳寡糖的工艺，确定的最佳条件为：脂肪酶的添加量为1.2g/100mL，酶解温度为50℃，溶液pH为4.5，酶解时间6h，但是反应所需的时间长，产率较低。中国专利文献CN102492664B公开了一种应用复合酶制备壳寡糖的方法，其中复合酶包括纤维素酶、溶菌酶、淀粉酶、脂肪酶、葡萄糖酶以及木瓜蛋白酶，该方法有效的提高了产率，得到的壳寡糖产品分布均匀，但是所需的酶的种类众多，步骤复杂。因此，需要克服目前的壳聚糖底物粘度大导致产率较低、反应时间长和步骤复杂等问题，以此为人们提供一种新型的操作简单、反应时间短的利用脂肪酶制备壳寡糖的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供一种利用脂肪酶制备壳寡糖的方法，其具有操作简单、反应时间短、产率高、所得到的降解产物壳寡糖分子量分布均匀等优点。为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是：一种利用脂肪酶制备壳寡糖的方法，具体包括以下步骤：S1溶解：将壳聚糖溶解于pH值4.0～5.0的乙酸-乙酸钠缓冲溶液，添加蔗糖脂肪酸酯，配成质量浓度为1.0～2.0％的壳聚糖溶液；S2脂肪酶水解：向步骤S1所得的壳聚糖溶液中加入浓度为0.5％的脂肪酶液，使酶底质量比为20～30％，40～50℃恒温水浴0.5～1.5h，得到酶解液，取出后沸水浴10分钟进行灭活，冷却至室温；S3调节pH和透析：向步骤S2中所得的酶解液中滴加质量浓度为5％NaOH的溶液并调节pH值至7.0～8.0，使水不溶性壳聚糖析出，过滤后取滤液弃去滤渣，将滤液用再生纤维素透析袋进行透析24h，间隔8小时换一次透析液；S4将步骤S3中所得的透析液进行浓缩，进行干燥，制得壳寡糖，该壳寡糖成色均匀一致。进一步地，所述乙酸-乙酸钠缓冲溶液的pH值为4.5。进一步地，所述蔗糖脂肪酸酯的添加量为壳聚糖重量的0.1～0.5％。进一步地，所述蔗糖脂肪酸酯的HLB值为10～13。进一步地，所述壳聚糖溶液的质量浓度为1.7％。进一步地，所述脂肪酶液是由pH值为4.5的乙酸-乙酸钠缓冲溶液配制而成。进一步地，所述酶底质量比为22％。进一步地，所述恒温水浴的温度为45℃。进一步地，所述水浴时间为1h。进一步地，所述再生纤维素透析袋的分子截留量为3000Da。进一步地，所述干燥方法为冷冻干燥法。在本专利技术的技术方案中，以壳聚糖作为反应原料，壳聚糖不溶于水、碱液、有机溶剂、硫酸和磷酸，但可溶于乙酸和稀盐酸，这是由于其分子量较大，分子间和分子内存在大量的氢键，导致其水溶性差。而壳聚糖溶于乙酸溶液后形成透明粘稠的壳聚糖胶体溶液，由于溶液粘稠，因而脂肪酶难以在溶液中均匀分散，并且底物也难以与脂肪酶的催化中心结合，导致酶解时间长，酶解速度慢，产率低。但为了降低酶解体系粘度而加入大量的乙酸溶液，则又会导致酶解效率降低，生产成本提高。蔗糖脂肪酸酯是一种非离子表面活性剂，主要用于乳化剂、保鲜剂，肉制品、乳化香精等；同时，蔗糖脂肪酸酯也是一种降粘助剂，被广泛应用于煮糖过程中，用于降低糖膏的表面张力和粘度，缩短煮糖时间，节约能耗，增加食糖回收率。因此，专利技术人尝试在溶解壳聚糖时加入蔗糖脂肪酸酯，发现蔗糖脂肪酸酯能有效降低壳聚糖胶体溶液的粘度，得到均匀分散的稀溶液。一方面，蔗糖脂肪酸酯可以显著的改变或者减小壳聚糖黏液的表面张力，使黏液的表面得以伸展，从而增加其流动性；另一方面，蔗糖脂肪酸脂中含有亲水性基团，从而破坏大分子分子间和分子内的氢键，提高其溶解性。可是蔗糖脂肪酸酯在加热条件下会被皂化，然而脂肪酶的最适pH值为4.5，最适温度45℃，因此在酶解过程中蔗糖脂肪酸酯可能会失活，导致体系粘度的升高，但是意料不到的是，在酶解的过程中，体系粘度持续下降，并没有出现粘度维持或增长的情况，推测是壳聚糖与蔗糖脂肪酸酯的结合，提高了蔗糖脂肪酸酯的稳定性，使得其在加热条件下不被皂化。因此，本专利技术通过添加壳聚糖重量0.1～0.5％且HLB值为10～13的蔗糖脂肪酸酯，显著降低了壳聚糖溶液的粘度，从而有效提高了酶解速度，缩短酶解时间，提高酶解产率。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术通过在溶解壳聚糖时添加蔗糖脂肪酸酯从而降低底物壳聚糖的粘度，然后利用脂肪酶制备壳寡糖，最终制备得到产品质量佳、产率高的壳寡糖，为脂肪酶制备壳寡糖的生产提供依据。(2)本专利技术提供的利用脂肪酶制备壳寡糖的方法简单，工艺稳定，酶解时间短，酶解速度快，得到的壳寡糖分子量分布均匀、成色均匀一致，成本较低，可规模化生产。具体实施方式以下通过具体实施方式的描述对本专利技术作进一步说明，但这并非是对本专利技术的限制，本领域技术人员根据本专利技术的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本专利技术的基本思想，均在本专利技术的范围之内。壳聚糖(批号：171112A，脱乙酰度＞85％，山东奥康生物科技有限公司)，壳寡糖(批号：170311C，DD90％，山东奥康生物科技有限公司)，脂肪酶(分析纯，美国西格玛奥德里奇公司)，蔗糖脂肪酸酯(食品级，固体，郑州裕和食品添加剂有限公司)，再生纤维素透析袋(截留分子量3000Da，上海安谱实验科技股份有限公司)。实施例1、本专利技术利用脂肪酶制备壳寡糖的方法S1溶解：将壳聚糖溶解于pH值4.0的乙酸-乙酸钠缓冲溶液并添加壳聚糖重量的0.1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用脂肪酶制备壳寡糖的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1溶解：将壳聚糖溶解于pH值4.0～5.0的乙酸‑乙酸钠缓冲溶液，然后添加蔗糖脂肪酸酯，配成质量浓度为1.0～2.0％的壳聚糖溶液；S2脂肪酶水解：向步骤S1所得的壳聚糖溶液中加入浓度为0.5％的脂肪酶液，使酶底质量比为20～30％，40～50℃恒温水浴0.5～1.5h，得到酶解液，取出后沸水浴10分钟进行灭活，冷却至室温；S3调节pH和透析：向步骤S2中所得的酶解液中滴加质量浓度为5％的NaOH溶液，调节pH值至7.0～8.0，使水不溶性壳聚糖析出，过滤后取滤液弃去滤渣，将滤液用再生纤维素透析袋进行透析24h，间隔8小时换一次透析液；S4干燥：将步骤S3中所得的透析液进行浓缩，并干燥，制得壳寡糖。

【技术特征摘要】
1.一种利用脂肪酶制备壳寡糖的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1溶解：将壳聚糖溶解于pH值4.0～5.0的乙酸-乙酸钠缓冲溶液，然后添加蔗糖脂肪酸酯，配成质量浓度为1.0～2.0％的壳聚糖溶液；S2脂肪酶水解：向步骤S1所得的壳聚糖溶液中加入浓度为0.5％的脂肪酶液，使酶底质量比为20～30％，40～50℃恒温水浴0.5～1.5h，得到酶解液，取出后沸水浴10分钟进行灭活，冷却至室温；S3调节pH和透析：向步骤S2中所得的酶解液中滴加质量浓度为5％的NaOH溶液，调节pH值至7.0～8.0，使水不溶性壳聚糖析出，过滤后取滤液弃去滤渣，将滤液用再生纤维素透析袋进行透析24h，间隔8小时换一次透析液；S4干燥：将步骤S3中所得的透析液进行浓缩，并干燥，制得壳寡糖。2.如权利要求1所述的利用脂肪酶制备壳寡糖的方法，其特征在于，所述乙酸-乙酸钠缓冲溶液的pH值为4.5。3.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏政权，曹华，
申请(专利权)人：广东药科大学，
类型：发明
国别省市：广东,44