一种氢化壳寡糖及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氢化壳寡糖及其制备方法。一种氢化壳寡糖的制备方法，包括以下步骤：1）将壳寡糖和水加入加氢反应釜，加入催化剂，充入氢气，进行催化加氢反应；2）过滤，对滤液进行脱色、浓缩和干燥，得到粉末状氢化壳寡糖。本发明专利技术的方法采用多相催化加氢路线制备氢化壳寡糖产品，在反应过程中能将醛还原成醇，同时还能对受氧化破坏的氨基进行还原修复，提高了壳寡糖的生物活性和储存稳定性，后续分离过程简单，生产成本低，氢化后产物的生物活性较氢化前也有显著提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氢化壳寡糖及其制备方法。
技术介绍
近年来，环境和人类健康问题形势严峻，功能食品开发和制药技术被提高到前所未有的高度，采用生物或化学等手段，从天然生物资源中开发新型保健食品或药物成为当前社会和科技发展的迫切任务和总趋势。在诸多天然功能食品或药品中，糖类物质占据核心位置，特别是目前唯一的动物性糖——壳聚糖。与壳聚糖相关的药物开发在西方发达国家受到高度重视，日本于1991年就实施了一项投资数百亿日元、为期15年的“糖工程前沿计划”，主要用于开展壳聚糖生物学基础与应用研究，迄今已开发出多种壳聚糖产品，特别是壳聚糖的低聚物（壳寡糖）产品，基本已经主导中国市场。研究表明，壳聚糖的低聚物——壳寡糖具有抗肿瘤和抑制肿瘤转移的生理功能以及增强机体免疫力的作用，其作用机理主要是提高巨噬细胞活性，能将ALK细胞功能提高3倍，能将NK细胞的活性提高4.5倍，并可附着在血管细胞表面，达到抑制癌细胞转移的效果。相关毒理试验显示，壳寡糖含量达到1g/kg体重时不仅完全不显毒性、变异性和热原性，反而可有效促进活体巨噬细胞释放白细胞素，对细胞分裂具有调节作用。正是由于壳寡糖具有上述独特的生物功能与活性，人们对其制备技术的研究从未间断。目前，将壳聚糖降解制备壳寡糖的方法可分为化学法和生物酶法。化学法包括浓盐酸催化水解法、双氧水氧化降解法以及微波辐射法等，化学法反应条件一般十分苛刻，不易控制，且后处理繁琐，采用这些方法制备的壳寡糖产率低，成本高，成分复杂，品质低，无法达到食品级，很难实现工业应用。生物酶法是目前工业生产的主流方法，生物酶降解路线一般需要配合膜分离工艺，如日本将生物酶固载在膜反应器上，可制备获得高纯度壳寡糖，并通过控制膜孔径大小实现了壳寡糖分子量的筛分。我国在生物酶降解技术方面也取得一定的成果，中科院大连化物所和中国海洋大学在科技部“九五”攻关及863等项目的支持下，采用酶反应分离耦合技术制备壳寡糖，研制开发出壳寡糖生物农药，同时成功地研制出具有抗癌活性的壳寡糖保健食品。酶法制备寡糖的优点在于可获得较高纯度的产品，但酶法降解工艺同样存在产率低、酶培育过程复杂、成本高以及过程复杂等缺点。在我国有关壳寡糖的制备研究虽然已有30多年，然而时至今日，有关壳寡糖的功能保健食品在市场仍是鱼龙混杂，几乎见不到优质产品，其主要原因还是在于相关制备技术普遍存在产率极低，成本居高不下，产品品质低，过程产生废弃物量大及产品性能达不到预期保健效果等缺陷。壳寡糖在制备过程中，糖环链容易受氧化破坏而被打开，由此形成含醛基的葡萄糖，该醛基会进一步与氨基发生半缩醛反应，同时氧化会破坏氨基，这是造成壳寡糖产品性能达不到预期的关键原因，还会严重影响其储存稳定性。本专利技术公开了一种采用催化加氢路线制备氢化壳寡糖的方法，在反应过程中能将醛基还原形成醇，同时还能对受氧化破坏的氨基进行还原修复，可起到提高壳寡糖的生物活性和储存稳定性的作用，氢化后产物的生物活性较氢化前也有显著提升。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种氢化壳寡糖及其制备方法。本专利技术所采取的技术方案是：一种氢化壳寡糖的制备方法，包括以下步骤：1)将壳寡糖和水加入加氢反应釜，加入催化剂，充入氢气，进行催化加氢反应；2)过滤，对滤液进行脱色、浓缩和干燥，得到粉末状氢化壳寡糖。步骤1）所述壳寡糖、水的质量比为1：（20～50），催化剂用量为壳寡糖和水的总质量的1%～5%。步骤1）所述催化剂为雷尼镍、雷尼钴、非晶态镍、非晶态钴、镍硼合金、活性炭负载铂、活性炭负载钯中的至少一种。步骤1）中充入氢气后加氢反应釜内的压强为1～5MPa。步骤1）所述催化加氢反应的温度为60～120℃，反应时间为2～8h。步骤2）所述过滤所采用的方式为离心分离或板框过滤。步骤2）所述脱色所采用的脱色剂为活性炭、硅藻土、沸石、白土、高岭土、活性氧化铝中的至少一种。步骤2）所述干燥所采用的方式为流化床干燥、喷雾干燥、真空冷冻干燥、真空低温干燥中的一种。本专利技术的有益效果是：本专利技术的方法采用多相催化加氢路线制备氢化壳寡糖产品，在反应过程中能将醛还原成醇，同时还能对受氧化破坏的氨基进行还原修复，提高了壳寡糖的生物活性和储存稳定性，后续分离过程简单，生产成本低，氢化后产物的生物活性较氢化前也有显著提升。附图说明图1为壳寡糖的1H NMR谱。图2为实施例1的氢化壳寡糖的1H NMR谱。具体实施方式一种氢化壳寡糖的制备方法，包括以下步骤：1)将壳寡糖和水加入加氢反应釜，加入催化剂，充入氢气，进行催化加氢反应；2)过滤，对滤液进行脱色、浓缩和干燥，得到粉末状氢化壳寡糖。优选的，步骤1）所述壳寡糖、水的质量比为1：（20～50），催化剂用量为壳寡糖和水的总质量的1%～5%。优选的，步骤1）所述催化剂为雷尼镍、雷尼钴、非晶态镍、非晶态钴、镍硼合金、活性炭负载铂、活性炭负载钯中的至少一种。优选的，步骤1）中充入氢气后加氢反应釜内的压强为1～5MPa。优选的，步骤1）所述催化加氢反应的温度为60～120℃，反应时间为2～8h。优选的，步骤2）所述过滤所采用的方式为离心分离或板框过滤。优选的，步骤2）所述脱色所采用的脱色剂为活性炭、硅藻土、沸石、白土、高岭土、活性氧化铝中的至少一种。优选的，步骤2）所述干燥所采用的方式为流化床干燥、喷雾干燥、真空冷冻干燥、真空低温干燥中的一种。下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的解释和说明。实施例1：将2g壳寡糖溶解在100mL水中，把反应物投入高压加氢反应釜中，投加1.02g活化过的雷尼镍催化剂，密封高压反应釜，开启搅拌，通入高纯氮气置换釜中的空气3次后，通入高纯氢气至釜内压强为2.5MPa，关闭气路系统，以5℃/min的升温速率升温至95℃，恒温反应4h。反应结束后，泄压出料，将反应产物进行高速离心。将固相催化剂分离后，往清液加入其质量5%的硅藻土粉末，搅拌90分钟后过滤，得到棕色透明清液，将清液喷雾干燥得到金黄色至微黄色的氢化壳寡糖粉末产品，其1H NMR谱如图2所示。由图1和图2可知：图1为壳寡糖的1H NMR谱，从图上可看出，加氢前在化学位移9.7ppm处的峰为醛基的H谱峰，在化学位移1.6ppm～1.8ppm处出现的峰为与-NO相连的碳原子的H谱峰。图2为氢化壳寡糖的1H NMR谱，由图2可见，加氢后产物在化学位移9.7ppm和1.6ppm～1.8ppm处的峰均消失，说明催化加氢将壳寡糖分子链上的醛基和硝基几乎全部还原。实施例2：将3g壳寡糖溶解在100mL水中，把反应物投入高压加氢反应釜中，投加3.09g活化过的非晶态镍催化剂，密封高压反应釜，开启搅拌，通入高纯氮气置换釜中的空气3次后，通入高纯氢气至腹内压强为3.5MPa，关闭气路系统，以5℃/min的升温速率进行升温至75℃，恒温反应6h。反应结束后，泄压出料，将反应产物进行高速离心。将固相催化剂分离后，往清液加入其质量5%的活性炭粉末，搅拌90分钟后过滤，得到棕色透明清液，将清液用无水乙醇进行醇析，再进行真空冷冻干燥，得到金黄色至微黄色的氢化壳寡糖粉末产品。实施例3：将5g壳寡糖溶解在100mL水中，把反应物投入高压加氢反应釜中，投加2.10g活化过的非晶态镍硼合金催化剂，密封高压反应釜，开启搅拌，通入高纯氮气置换釜中的空气4次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢化壳寡糖的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将壳寡糖和水加入加氢反应釜，加入催化剂，充入氢气，进行催化加氢反应；2)过滤，对滤液进行脱色、浓缩和干燥，得到粉末状氢化壳寡糖。

【技术特征摘要】
1.一种氢化壳寡糖的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将壳寡糖和水加入加氢反应釜，加入催化剂，充入氢气，进行催化加氢反应；2)过滤，对滤液进行脱色、浓缩和干燥，得到粉末状氢化壳寡糖。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1）所述壳寡糖、水的质量比为1：（20～50），催化剂用量为壳寡糖和水的总质量的1%～5%。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1）所述催化剂为雷尼镍、雷尼钴、非晶态镍、非晶态钴、镍硼合金、活性炭负载铂、活性炭负载钯中的至少一种。4.根据权利要求1～3中任意一项所述的制备方法，其特征在于：步骤1）中充入氢气后加氢反应釜内的压强为1～5MPa。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘其海，贾振宇，王荣辉，胡文斌，
申请(专利权)人：仲恺农业工程学院，湛江市博泰生物化工科技实业有限公司，深圳市深博泰生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44