一种利用辐照辅助微波热酸水解同时制备低分子量壳聚糖及D-氨基葡萄糖硫酸盐的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用辐照辅助微波热酸水解同时制备低分子量壳聚糖及D‑氨基葡萄糖硫酸盐的方法，属于保健食品加工技术领域。该方法是将壳聚糖溶解于醋酸溶液中得壳聚糖溶液，向所得壳聚糖溶液中加入H2O2；然后进行辐照处理，辐照处理后与稀硫酸混合均匀后在微波条件下进行微波热酸水解；然后浓缩除去水分，将浓缩物用无水乙醇进行醇沉过夜，过滤后冷冻干燥至恒重。本发明专利技术方法浓硫酸使用量少，反应条件温和，环境污染小，生产设备要求低，绿色安全，适用于制备低分子量壳聚糖及D‑氨基葡萄糖硫酸盐。

A method for simultaneous preparation of low molecular weight chitosan and D-glucosamine sulfate by Irradiation-Assisted microwave thermal acid hydrolysis

The invention discloses a method for simultaneously preparing low molecular weight chitosan and D glucosamine sulfate by microwave thermal acid hydrolysis assisted by irradiation, belonging to the technical field of health food processing. The method is to dissolve chitosan in acetic acid solution to obtain chitosan solution and add hydrogen peroxide to the obtained chitosan solution. After irradiation treatment, the chitosan solution is homogeneously mixed with dilute sulfuric acid and then hydrolyzed by microwave thermal acid under microwave conditions. Then, the water is concentrated and removed, the concentrate is precipitated overnight with anhydrous ethanol, and then freeze-dried to constant weight after filtration. The method has the advantages of less usage of concentrated sulfuric acid, mild reaction conditions, less environmental pollution, low production equipment requirements and green safety, and is suitable for preparing low molecular weight chitosan and D glucosamine sulfate.

【技术实现步骤摘要】
一种利用辐照辅助微波热酸水解同时制备低分子量壳聚糖及D-氨基葡萄糖硫酸盐的方法
本专利技术涉及一种利用辐照辅助微波热酸水解同时制备低分子量壳聚糖及D-氨基葡萄糖硫酸盐的方法，属于保健食品加工

技术介绍
壳聚糖是自然界大量存在的天然生物高分子化合物，由N-乙酰-D-氨基葡萄糖分子组成，具有保护关节、降低胆固醇和血脂、增强免疫作用和抑制肿瘤等特性。另外，它还具有良好的保湿、成膜和抑菌性能，在食品工业和医疗行业具有广泛的应用。然而，壳聚糖的化学特性与相对分子量密切相关，低分子量的壳聚糖在调节肠道菌群、排除体内有害物质、用作营养强化剂载体等方面具有显著优点。其降解的最终产物——D-氨基葡萄糖盐酸/硫酸盐(GAH/GAS)在参与肝肾解毒、治疗风湿性关节炎、胃溃疡、抑制癌细胞生长等领域更是效果显著，具有极大的发展潜力。壳聚糖的降解方式有物理降解、化学降解和酶法降解等几种方式，目前制备的低分子量壳聚糖的粘均分子量多分布于1000-7000之间。赖禄波等采用涡流空化降解法对壳聚糖进行了降解方法开发，最终仅在文本中呈现了实验步骤，对降解的结果并未加以阐释(中国,201410304918.5)。由此可见，壳聚糖降解所得分子量依然较高，如何降低其分子量依然需要探索。目前，D-氨基葡萄糖的生产仍然依靠高浓度的硫酸、盐酸在高温、高压条件下降解制备而得，如李金林等就采用梯度升温法降解壳聚糖制备D-氨基葡萄糖硫酸盐，其硫酸浓度为8mol/L(安徽医药,2007,11(01),11-12)；游庆红等采用正交试验法对D-氨基葡萄糖盐酸盐进行制备，所用盐酸浓度为27％。另外，有关于D-氨基葡萄糖硫酸盐/盐酸盐的制备研究多集中于2000年至2013年，最新的研究尚少，环境污染大、设备要求严、生产成本高等特点仍然是限制氨基葡萄糖广泛应用的瓶颈。现有方法中低分子量壳聚糖和D-氨基葡萄糖都是通过两种单独的途径制备的，目前未见采用同一工艺同时获得低分子量壳聚糖和D-氨基葡萄糖的方法。
技术实现思路
针对现有方法制备的低分子量壳聚糖的分子量大且D-氨基葡萄糖硫酸盐的工艺需要大量的浓硫酸，环境污染大、设备要求严和生产成本高的问题，本专利技术目的是在于提供一种利用辐照辅助微波热酸水解法同时制备低分子量壳聚糖及D-氨基葡萄糖硫酸盐的方法，该方法可以获得更低分子量的壳聚糖，并且该方法采用较为温和的工艺条件，使用浓度较低的稀硫酸，降低了对设备的要求并减小了对环境的污染。为了实现上述目的，本专利技术通过如下技术方案实现：一种利用辐照辅助微波热酸水解法同时制备低分子量壳聚糖及D-氨基葡萄糖硫酸盐的方法，该方法包括如下步骤：步骤一：将壳聚糖溶解于醋酸溶液中得壳聚糖醋酸溶液，向所得壳聚糖醋酸溶液中加入H2O2；步骤二：将步骤一获得的含有H2O2的壳聚糖醋酸溶液进行辐照处理；步骤三：将经过步骤二处理后的溶液与稀硫酸混合均匀后在微波条件下进行微波热酸水解；步骤四：将经过步骤三处理后的溶液进行浓缩除去水分，获得浓缩物；步骤五：将步骤四所得浓缩物用无水乙醇进行醇沉过夜，过滤后冷冻干燥。优选地，步骤一所述壳聚糖溶液的浓度为10g/L-30g/L。更优选地，步骤一所述壳聚糖溶液的浓度为10g/L。优选地，步骤一所述H2O2的添加量为：0.5mL/g壳聚糖～4mL/g壳聚糖。更优选地，步骤一所述H2O2的添加量为：4mL/g壳聚糖。优选地，步骤二所述辐照处理采用60Co-γ射线。优选地，步骤二所述辐照处理的剂量为5kGy～40kGy。更优选地，步骤二所述辐照处理的剂量为20kGy。最优地，步骤一所述H2O2的添加量为：4mL/g壳聚糖，步骤二所述辐照处理的剂量为20kGy。优选地，步骤三所述的稀硫酸浓度为0.2mol/L-0.8mol/L。更优选地，步骤三所述的稀硫酸浓度为0.4mol/L。优选地，步骤三所述微波条件为：微波功率为90W-600W，微波时间为10min-30min。更优选地，步骤三所述稀硫酸的浓度为0.4mol/L；所述微波条件为：微波功率180W，微波时间20min。本专利技术有益效果：本专利技术提供了一种同时制备低分子量壳聚糖和D-氨基葡萄糖的低酸，本专利技术浓硫酸使用量少，反应条件温和，环境污染小，生产设备要求低，属于绿色安全的生产方式。本专利技术通过采用辐照降解和微波热酸水解技术联合的处理方式对壳聚糖予以处理，其中本专利技术通过在60Co-γ射线辐照和降解助剂H2O2的共同作用下可以使得壳聚糖的相对分子量由原来的899304.10最低下降至1420.63，现有技术中的方法最低也只能够降低至1410，此外经过进一步的微波热酸水解可以使得壳聚糖进一步降解，使得壳聚糖的的分子量可以降低至887.10，由此可知，本专利技术通过采用辐照降解和微波热酸水解技术联合的处理方式对壳聚糖予以处理可以获得比现有技术所得的低分子量壳聚糖分子量降低522.9，即本专利技术将辐照降解和微波热酸水解技术联合可以获得更低分子量的壳聚糖。现有技术中大都采用浓度为6-12mol/L的浓硫酸用于制备D-氨基葡萄糖，对于设备的要求较高，操作过程危险且污染环境，在本专利技术方法中并没有采用浓硫酸，而是采用了稀硫酸(0.2mol/L-0.8mol/L)，也同样获得了D-氨基葡萄糖，本专利技术采用稀硫酸可以大大降低对于设备的要求，减小了操作过程中的危险且降低了对环境的污染。附图说明图1为水解时间对壳聚糖辐解液相对分子量作用效果图。图2为微波功率对壳聚糖辐解液相对分子量作用效果图。图3为硫酸浓度对壳聚糖辐解液相对分子量作用效果图。图4为壳聚糖的红外光谱图。图5为壳聚糖降解物的红外光谱图。图6为D-氨基葡萄糖硫酸盐标准品标准曲线。图7为1mg/mLD-氨基葡萄糖硫酸盐标准品液相色谱图。图8为壳聚糖降解产物的液相色谱图。图9为壳聚糖降解产物成品。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术不受实施例的限制。以下实施例中所用的壳聚糖是通过商业途径购买，如国药集团化学试剂有限公司，壳聚糖的形状为类白色粉末或片状物，脱乙酰度为80.0～95.0，粘度为50～800mPa·s。以下实施例提供了一种利用辐照辅助微波热酸水解法同时制备低分子量壳聚糖及D-氨基葡萄糖硫酸盐的方法，该方法包括如下步骤：步骤一：将壳聚糖溶解于醋酸溶液中得壳聚糖醋酸溶液，向所得壳聚糖醋酸溶液中加入H2O2；步骤二：将步骤一获得的含有H2O2的壳聚糖醋酸溶液进行60Co-γ射线辐照处理；步骤三：将经过步骤二处理后的溶液与稀硫酸混合均匀后在微波条件下进行微波热酸水解；步骤四：将经过步骤三处理后的溶液进行浓缩除去水分，获得浓缩物；步骤五：将步骤四所得浓缩物用无水乙醇进行醇沉过夜，过滤后冷冻干燥。步骤一所述壳聚糖溶液的浓度优选为10g/L-30g/L。最优为10g/L。以下实施例中实施例1主要阐述不同γ射线辐照剂量和H2O2添加量对壳聚糖降解成低聚壳聚糖的影响；实施例2主要阐述不同的微波热酸水解条件对壳聚糖降解产物的二次降解情况；实施例3-5主要阐述了运用实验方法对低分子量壳聚糖产物中D-氨基葡萄糖硫酸盐含量的液相色谱分析。实施例1本实施例研究了不同γ射线辐照剂量和H2O2添加量对壳聚糖降解成低聚壳聚糖的影响，具体实验如下：⑴称取10.0g壳聚糖，溶解于0.2m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同时制备低分子量壳聚糖及D‑氨基葡萄糖硫酸盐的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将壳聚糖溶解于醋酸溶液中得壳聚糖醋酸溶液，向所得壳聚糖醋酸溶液中加入H2O2；步骤二：将步骤一获得的含有H2O2的壳聚糖醋酸溶液进行辐照处理；步骤三：将经过步骤二处理后的溶液与稀硫酸混合均匀后在微波条件下进行微波热酸水解；步骤四：将经过步骤三处理后的溶液进行浓缩除去水分，获得浓缩物；步骤五：将步骤四所得浓缩物用无水乙醇进行醇沉过夜，过滤后冷冻干燥。

【技术特征摘要】
1.一种同时制备低分子量壳聚糖及D-氨基葡萄糖硫酸盐的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将壳聚糖溶解于醋酸溶液中得壳聚糖醋酸溶液，向所得壳聚糖醋酸溶液中加入H2O2；步骤二：将步骤一获得的含有H2O2的壳聚糖醋酸溶液进行辐照处理；步骤三：将经过步骤二处理后的溶液与稀硫酸混合均匀后在微波条件下进行微波热酸水解；步骤四：将经过步骤三处理后的溶液进行浓缩除去水分，获得浓缩物；步骤五：将步骤四所得浓缩物用无水乙醇进行醇沉过夜，过滤后冷冻干燥。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一所述壳聚糖溶液的浓度为10g/L-30g/L。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤一所述壳聚糖溶液的浓度为10g/L。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一所述H2O2的添加量为：0.5mL...

【专利技术属性】
技术研发人员：李咏富，何扬波，梁倩，
申请(专利权)人：贵州省现代农业发展研究所，
类型：发明
国别省市：贵州,52