一种制备低分子量多糖的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备低分子量多糖的方法，具体为，将浓度为40‑300mg/mL的大分子量多糖溶液通入设有阴、阳极的电解槽中，调节溶液为酸性，按照2.0‑20.0L氧气/L多糖溶液的量，向阴极通入氧气，通入直流电并控制阴极电流密度为5‑20mA/cm2，在此条件下，进行降解，收集电解液，即得。本发明专利技术所述的方法工艺操作简单，省时高效，有利于扩大规模生产；且反应条件温和，对环境污染小；重要的是，与酸法降解和过氧化氢降解法相比，电Fenton法对多糖的降解率高，且得到的低分子量多糖分子量范围更窄。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医药原料生产领域，具体涉及一种制备低分子量多糖的方法。
技术介绍
多糖是由多个单糖分子缩合、失水而成，是一类分子结构复杂且庞大的糖类物质，活性多糖是指某种具有特殊生理活性的多糖化合物，具有调节人体生理节奏的功能。研究表明，多糖的生物活性与其分子量密切相关，分子量越大，分子体积越大，且溶解性差，随着分子量的增大，多糖溶液的粘度增高，不利于多糖跨越多重细胞膜障碍进入生物体内发挥生物学活性。因此，对大分子量多糖进行降解获得低分子量多糖，使其更好的发挥生物学活性，具有重要的价值。现有技术报道的多糖降解方法有物理降解法、化学降解法和酶降解法。物理降解法如超声波法，可以把大分子量的多糖降解，但此法对设备要求较高，无法达到工业化生产。酶降解法是用专一性的糖苷酶断开多糖分子中的一个糖苷键来达到降解多糖的目的，或用非专一性的其他酶对多糖进行降解。酶降解法反应条件温和，无需加入其他反应试剂，且没有副产物生成，但目前没有成熟的酶，能够用于工业化降解；化学降解法主要包括酸降解法和过氧化氢降解法。酸降解法是利用酸性条件下多糖分子的糖苷键水解而造成糖链断裂的方法，一般采用盐酸，硫酸水解，此外，也有用三氟乙酸，乙酸，氢氟酸等水解多糖，是较为经典的降解多糖的方法。但是，酸降解法糖苷键断裂是随机的，产物分子量分布范围较广，对产物的结构和活性具有破坏性。过氧化氢降解法需要使用过氧化氢，过氧化氢在贮存和运输过程中存在着潜在的危险、且降解率低，不适宜工业化扩大生产。因此，提出一种适宜于工业化生产的将大分子量多糖降解为低分子量多糖的方法很有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种制备低分子量多糖的方法，该方法能够很好的克服现有技术存在的缺陷，具有易于工业化，降解率高，降解得到的产物分子量范围分布窄的优势。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种制备低分子量多糖的方法，包括采用电Fenton法将大分子量多糖降解为低分子量多糖的步骤；所述电Fenton法的操作为：将浓度为40-300mg/mL的大分子量多糖溶液通入设有阴、阳极的电解槽中，调节溶液为酸性，按照2.0-20.0L氧气/L多糖溶液的量，向阴极通入氧气，通入直流电并控制阴极电流密度为5-20mA/cm2，在此条件下，进行降解，收集电解液，即得。本专利技术所述的大分子量多糖溶液可以水为溶剂，即将大分子量多糖在加热条件下溶于水中，调节pH值为酸性，即可得到均匀的多糖溶液，该溶液即可作为电解液。但由于多糖分子量大，粘度大，直接以水为溶剂，多糖的溶解性较差，降解效果不理想。本专利技术优选地，所述大分子量多糖溶液通过如下方法配制而成：先用相当于多糖重量0.8-2倍重量的乙醇分散多糖，然后加入水使多糖相对于水的浓度为40-300mg/mL，即得。进一步优选地，多糖相对于水的浓度为60-200mg/mL。此种方法先将多糖分散在乙醇中，有助于形成均匀的多糖悬浊液，然后再加入水，此种情况下，多糖能够均匀分散在水中，解决了由于多糖分子量大、粘度大造成的溶解度低的问题，极大促进了后续电解的进行。且该种溶液配制方法在常温下即可进行，不用通过加热水促进多糖溶解的步骤，具有操作简单，节省能源的优势。专利技术人进一步研究发现，pH值对多糖的降解有重要影响，pH值偏低或偏高均不利于多糖的降解，当pH为2-4时，降解率较高；当pH为2.5-3.5，尤其为3时，降解效率最高，因此，本专利技术优选的pH值为2-4，进一步优选为2.5-3.5，最优选为3。在生产过程中，可以采用曝气装置向电解槽中鼓入氧气。优选地，采用含有至少一个通气孔的曝气装置向所述阴极通入氧气，通气孔的数量依据电解的规模而定，即当电解的多糖溶液量大时，可采用多个通气孔同时鼓入氧气的方式，电解的多糖溶液少时，可采用较少通气孔同时鼓入氧气的方式。多个通气孔同时鼓气有助于氧气均匀分布在阴极极片周围均匀产生HO·。进一步优选地，每个通气孔中氧气的通入速度为0.2-1.0L/min(优选0.6-0.8L/min，最优选0.7L/min)。本领域技术人员可以理解，用空气替代氧气同样可以实现上述目的，在具体应用时，可采用增大空气通入量的手段达到与通入纯氧气量相同的目的。优选地，在电解时，可在所述多糖溶液中加入电解质，加入电解质可增加溶液的导电性，有助于电解的顺利进行。针对于本专利技术40-300mg/mL的多糖溶液，优选采用硫酸钠或氯化钠作为电解质，且当电解质的浓度为0.01-0.3mol/L(优选0.02-0.1mol/L)时，电解效果最佳。优选地，所述阳极材质为铁，所述阴极材质为石墨。阴极材质进一步优选为多孔石墨。优选地，上述电Fenton操作在搅拌条件下进行，搅拌状态有助于多糖分子更充分的与HO·接触，促进降解。搅拌速度优选为100-600rpm。本专利技术较佳的电Fenton操作包括如下步骤：(1)配制多糖溶液：先用相当于多糖0.8-2.0倍重量的乙醇分散多糖，然后加入水使多糖相对于水的浓度为60-200mg/mL，调节pH值为2-4，即得；(2)电解：以铁为阳极，石墨为阴极，将配制好的多糖溶液加入电解槽中，加入硫酸钠或氯化钠，并调节其浓度为0.02-0.1mol/L；按照4.0-10.0L氧气/L多糖溶液的量向阴极通入氧气，并控制阴极电流密度为9-15mA/cm2，搅拌状态下，进行电解，收集电解液，即得。本专利技术所述的大分子量多糖可采用普通市售产品，或者，可按照现有技术公开的手段提取得到，对大分子量多糖的种类没有特别限定，该方法可用于降解本领域常用/公知的各种大分子量多糖。特别地，本专利技术所述的方法对含有β-1,4-糖苷键的多糖，含β-1,3-糖苷键的多糖，含α-1,3糖苷键的多糖，或褐藻多糖具有良好的降解效果；更特别地，本专利技术所述的方法对褐藻多糖、香菇多糖，云芝多糖，茯苓多糖、银耳多糖、魔芋多糖有极佳的降解效果。其中，褐藻多糖硫酸酯因其独特的分子结构和生理活性，尤其是提高免疫力、抗凝血、抗血栓、抗肿瘤、抗病毒方面的独特活性引起了人们的广泛关注；香菇多糖具有抗病毒、抗肿瘤、调节免疫功能和刺激干扰素形成等作用；云芝多糖具有极强烈的抑制癌细胞活性的功效；茯苓多糖具有免疫增强活性，可用于抗病毒，抗肿瘤，减轻放、化疗副作用的功效；银耳多糖由改善机体免疫功能及提升白细胞的作用；有抗氧化作用，可清除自由基对机体的破坏，防老抗衰；银耳多糖在治疗高血脂，高胆固醇症方面也有很好的效果，能明显延长血栓的形成时间，降低血小板粘附率和血液粘度，有防治心血管疾病的作用；魔芋多糖(KGM)是来源于天南星科魔芋属植物魔芋的一种天然高分子杂多糖，是由β-D-葡萄糖和β-D-甘露糖以β-1,4-糖苷键结合形成的多糖，魔芋多糖具有清理肠道，提高耐糖能力，防止肥胖，改善胆固醇代谢等功能，能够降低血压血脂，在治疗糖尿病方面也有很好的疗效。因此，得到分子量分布更窄的上述低分子量多糖，对于疾病的预防和治疗具有极大的意义。专利技术人经过大量研究发现，针对不同的多糖类型，通过对反应条件的进一步优化，能够取得最佳的降解效果。具体而言：当所述多糖为含有β-1,3-糖苷键的多糖时，控制多糖浓度为60-200mg/mL，通入氧气的量为：4.0-8.0L/L多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备低分子量多糖的方法，其特征在于：包括采用电Fenton法将大分子量多糖降解为低分子量多糖的步骤；所述电Fenton法的操作为：将浓度为40‑300mg/mL的大分子量多糖溶液通入设有阴、阳极的电解槽中，调节溶液为酸性，按照2.0‑20.0L氧气/L多糖溶液的量，向阴极通入氧气，通入直流电并控制阴极电流密度为5‑20mA/cm2，在此条件下，进行降解，收集电解液，即得。

【技术特征摘要】
1.一种制备低分子量多糖的方法，其特征在于：包括采用电Fenton法将大分子量多糖降解为低分子量多糖的步骤；所述电Fenton法的操作为：将浓度为40-300mg/mL的大分子量多糖溶液通入设有阴、阳极的电解槽中，调节溶液为酸性，按照2.0-20.0L氧气/L多糖溶液的量，向阴极通入氧气，通入直流电并控制阴极电流密度为5-20mA/cm2，在此条件下，进行降解，收集电解液，即得。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述大分子量多糖溶液通过如下方法配制而成：用相当于多糖重量0.8-2倍重量的乙醇分散多糖，然后加入水使多糖相对于水的浓度为40-300mg/mL，即得。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述大分子量多糖溶液的pH值为2-4，优选为2.5-3.5，最优选为3。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：所述电解槽中添加有电解质，所述电解质为氯化钠或硫酸钠，优选所述电解质的浓度为0.01-0.3mol/L。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述阳极材质为铁，所述阴极材质为石墨；和/或，所述降解在搅拌条件下进行，优选搅拌速度为100-600rpm。6.根据权利要求1-3任一项或5所述的方法，其特征在于：采用至少含一个通气孔的曝气装...

【专利技术属性】
技术研发人员：石清东，王姣，
申请(专利权)人：北京颐方生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11