壳聚糖的水解方法技术

本发明专利技术公开了一种壳聚糖的水解方法，属于壳聚糖水解技术领域。本发明专利技术选用非专一性的纤维素酶，由于壳聚糖与纤维素有相似的性质与结构，选用纤维素酶有较好的水解效果。一种壳聚糖的水解方法，以壳聚糖为原料，用二元混合离子液体作为壳聚糖的溶剂，用纤维素酶作为水解的催化剂，恒温振荡条件下进行水解反应。本发明专利技术方法的反应温度为45～58℃，纤维素酶与壳聚糖比例0.05～10％，反应时间3～10h，反应pH值为3.6～5.0；本发明专利技术具有高效、绿色、产率高的特点，具有产业化的前景；本发明专利技术所采用的溶剂是一种绿色溶剂，不挥发，可以回收，重复利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于壳聚糖水解
，特别涉及用纤维素酶水解壳聚糖的方法。
技术介绍
壳聚糖又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的，具有很多优异的性能，在医药、食品、环保、农业、化妆品等领域应用广泛。小分子量的壳聚糖有很好的生物活性而且能溶于水，尤其是分子量低于I万的低聚壳聚糖具有独特的应用功能与生理活性，比如:良好的水溶性、抑菌抗菌作用、沉淀重金属、抗肿瘤及免疫促进作用等，使其在生物医药、保健食品、医疗诊断、农业和生物生理等方面具有独特的应用价值。壳聚糖的分子量高达几百万，不溶于水等溶剂，严重影响到壳聚糖的应用，而降解后壳聚糖具有水溶性增强、保湿性好、抗菌能力强等特性，从而能更广泛应用于人类的生产生活中，因此，如何有效降解壳聚糖成为众多学者研究的热点。目前，降解壳聚糖的方法有物理法、酸降解法、酶解法。酶法制备水溶性壳聚糖容易得到需要的分子量范围，生成各种低分子量产物。由于酶具有较强的专一性，不会破坏壳聚糖原有的结构，酶具有高效性，因此，酶解的反应条件比较温和，所需酶用量少，不会形成其他副产物，对环境污染较少，产品所得率高。纤维素酶、果胶酶、蚓激酶、脂肪酶、木瓜蛋白酶等可以将壳聚糖水解。其次，这些酶混合使用都可降解壳聚糖。降解壳聚糖的专一性酶有壳聚糖酶，主要存在于细菌中。制备水溶性壳聚糖的方法很多，除了上述列举的方法以外还有氧化法等，但是这些方法均有大量的副产物，产物的分子量范围比较大。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是在于解决水解壳聚糖的现有方法中存在大量的副产物且效率低的问题，进而提供了一种，本专利技术方法用纤维素酶水解壳聚糖产品呈乳白色，并且水溶性好，生产过程中对环境不会造成污染。为解决上述技术问题，实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是:—种，以壳聚糖为原料，用二元混合离子液体作为壳聚糖的溶剂，用纤维素酶作为水解的催化剂，恒温振荡反应条件下进行水解反应。上述，包括如下步骤:—种，以壳聚糖为原料，用二元混合离子液体作为壳聚糖的溶剂，用纤维素酶作为水解的催化剂，恒温振荡反应条件下进行水解反应。进一步的，其特征在于，包括如下步骤:步骤一:壳聚糖的溶解:将壳聚糖溶解在二元混合离子液体中，搅拌下加热至80?130°C保持一段时间直至溶液透明，壳聚糖在二元混合离子液体中的浓度为0.5?17wt%，冷至室温后加入为壳聚糖摩尔量的0.1?10倍的水、重量为壳聚糖重量的0.05?10%的纤维素酶，调节溶液pH，常温搅拌0.5?lh，得到壳聚糖的溶解液；步骤二:壳聚糖的水解:将所述壳聚糖的溶解液置于恒温振荡器中，温度控制在45?58°C，反应时间为3?10h，反应结束后，于95?100°C对壳聚糖的溶解液进行灭活反应，过滤除去酶，溶液加入无水乙醇沉淀得到产物。进一步的，二元混合离子液体为1- 丁基-3-甲基咪唑氯盐与1-氢-3-甲基咪唑氯盐按质量比7?11: I混合，或者1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐与1-氢-3-甲基咪唑氯盐按质量比7?11: I混合。进一步的，调节pH的试剂为醋酸或醋酸钠溶液。进一步的，反应pH值为3.6?5.0。进一步的，纤维素酶与壳聚糖的比例0.05?10%。本专利技术的有益效果为:本专利技术具有高效、绿色、产率高的特点，具有产业化的前景；本专利技术所采用的离子液体溶剂是一种绿色溶剂，不挥发，可以回收；水溶性壳聚糖脱乙酰度平均值为56.15%,沉淀壳聚糖脱乙酰度平均值为86.52%，抗氧化值平均值75.45%，还原糖含量平均值为4.73%，低聚壳聚糖分子量为1.98 X 104，低聚壳聚糖产率平均值为36.50%，利用纤维素酶水解壳聚糖，产品呈乳白色，并且水溶性好，生产过程中对环境不会造成污染。【附图说明】图1是本专利技术原料壳聚糖红外图；图2是本专利技术水溶性壳聚糖红外图；图3是本专利技术酶解后沉淀壳聚糖红外图；图4是本专利技术原料壳聚糖的n JC-C图；图5是本专利技术上清液壳聚糖的n JC-C图；图6是本专利技术沉淀壳聚糖的n sp/c-c图。【具体实施方式】下面结合实施例进一步说明本专利技术，而不是限制本专利技术的范围。实施例1壳聚糖的水解—种，以壳聚糖为原料，用二元混合离子液体作为壳聚糖的溶剂，用纤维素酶作为水解的催化剂，恒温振荡反应条件下进行水解反应。上述，包括如下步骤:步骤一:壳聚糖的溶解将甲壳素或壳聚糖溶解在二元混合离子液体中，搅拌下加热至80?130°C保持一段时间直至溶液透明，壳聚糖在二元混合离子液体中的浓度为5wt %，冷至室温后加入为壳聚糖摩尔量的5倍的水、重量为壳聚糖重量的5%的纤维素酶，调节溶液pH，常温搅拌0.5?lh，得到壳聚糖的溶解液。步骤二:壳聚糖的水解将所述壳聚糖的溶解液置于恒温振荡器中，温度控制在45?58°C，优选为55°C ;反应pH值为3.6?5.0，优选为4.3，调节pH的试剂为:醋酸或醋酸钠溶液；酶/底比例为0.05-10%，优选为5%;反应时间为3?10h，优选为5h ;反应结束后，于95?100°C对壳聚糖的溶解液进行灭活反应，过滤去酶，溶液加入无水乙醇沉淀得到产物；二元混合离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐与1-氢-3-甲基咪唑氯盐按质量比7:1?11:1混合，或者1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐与1-氢-3-甲基咪唑氯盐按质量比7:1?11:1混合。实施例2水解后壳聚糖的表征将酶解完成后的壳聚糖经离心后将沉淀物真空干燥，取少量的产物与溴化钾混匀压片，利用傅立叶红外光谱仪测定红外光谱图。根据红外光谱图分析其水解后的脱乙酰度。同时，测定原料壳聚糖，酶解后仍不溶于水的壳聚糖的脱乙酰度，将其与水溶性壳聚糖的红外图对比。采用如下计算公式:A = -1ogT,式中 T 为透光率(％ );DD = (A1560/A2880-l.951)/-0.0148X100% ；上述式中A为吸光度(％ ) ;DD为脱乙酰度(％ )。图1至图3为纤维素酶降解壳聚糖前后以及酶解后沉淀壳聚糖的红外光谱图，1655cm1处为酰胺I谱带的特征吸收峰，1560cm 1处为酰胺II普带的特征吸收峰，1326cm 1处为酰胺III谱带和_012摇摆吸收峰。由于降解后的壳聚糖脱乙酰度降低，导致酰胺1、I1、III处的吸收峰有所降低。从图1至图3可以得出，酶解前后壳聚糖的基本官能团位置没有发生变化，只是吸收峰值的强度不同，表明壳聚糖在酶解前后化学结构并没有发生改变。采用乌氏粘度法测定其酶解前和酶解后的沉淀与澄清部分的粘均分子量，以评价酶解后的壳聚糖分子量是否降低。测定方法为:配制0.2mol/L NaCl和0.3mol/L CH3COOH溶液，500mL以1:1的比例混合。分别配制浓度为0，0.5，l，2，4mg/mL的原料壳聚糖，沉淀壳聚糖，烘干后的上清液壳聚糖溶液，用乌氏粘度计分别测定每个溶液的流出时间，然后根据计算出ru、nsp、nsp/c后作图，根据外推法求出特性粘度，计算出粘均分子量M。nr= t/t。，式中η 1^为相对粘度，t为不同浓度的壳聚糖溶液流出时间，t。为浓度为O的壳聚糖溶液流出时间。n sp= η r-ι，式中n sp为增比粘度。 = kM°，式中 k = 1.81 X 10 3cm3.g \ α = 0.93。根据乌氏粘度法测定壳聚糖的黏均分子量的结果如下图所示，图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种壳聚糖的水解方法，其特征在于，以壳聚糖为原料，用二元混合离子液体作为壳聚糖的溶剂，用纤维素酶作为水解的催化剂，恒温振荡反应条件下进行水解反应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵承斌，王星敏，李宁，雷文玲，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85