酶法制备不同聚合度低聚糖的调控方法技术

一种酶法制备不同聚合度低聚糖的调控方法，把酶法降解多糖与膜分离相结合，通过选择不同的膜介质及膜的孔径大小，将中空纤维或平板膜超滤器与酶降解反应器相连接，对不同聚合度的低聚糖进行即时分离，超滤液再经纳滤器分离，除掉低活性的单糖、二糖和水等小分子化合物，得到不同聚合度的低聚糖。采用这种技术可生产多种不同系列及不同聚合度的低聚糖，无活性的单糖和二糖生成量低，较高聚合度的多糖可以实现再反应和分离连续操作。由于实现连续操作，酶可重复使用，提高降解酶的使用效率，适合于规模生产。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种调控低聚糖聚合度的方法，具体地说涉及一种。为实现上述目的，本专利技术提供的一种，把酶法降解多糖与膜分离相结合，通过选择不同的膜介质及膜的孔径大小，将中空纤维或平板膜超滤器与酶降解反应器相连接，对不同聚合度的低聚糖进行即时分离，大于截留分子量的分子返回反应釜继续降解，超滤液再经纳滤器分离，除掉低活性的单糖、二糖和水等小分子化合物，得到不同聚合度的低聚糖。具体方案是将多糖原料溶解成溶液，按0.5-3.0％(重量百分比)加入降解酶进行降解，本专利技术指的多糖原料降解包括果胶、卡拉胶、琼胶、褐藻胶、黄原胶、田菁胶、葡聚糖、木聚糖、甘露聚糖、肝素、硫酸多糖等原料的生物降解，降解酶可以是几丁质酶、纤维素酶、菠萝蛋白酶、溶菌酶、脂肪酶、壳聚糖酶、果胶酶等中任选一种或几种，反应温度15-80℃，pH＝3.0-10.0，粘度下降至40-60％开始超滤；中空纤维、平板膜超滤器与酶降解反应器相连接，先将溶液泵入中空纤维、平板膜超滤器，对不同聚合度的低聚糖进行分离，膜的孔径以透过相应分子量的低聚糖为准则，但必须截留住酶分子，通常采用截流分子量为2,000-100,000的膜，小于截留分子量的部分透过膜，大于截留分子量的分子返回反应釜继续降解；超滤液泵入卷式平板膜纳滤器分离，纳米滤膜截流分子量为100-2,000，其选择原则以透过单糖、二糖和水为准，通常选用对MgSO4截留率为80-95％的膜；经以上步骤，除掉低活性的单糖、二糖和水等小分子化合物，得到不同聚合度的低聚糖。本专利技术的反应分离耦合操作方式，可以是连续操作或间歇操作，原料补充方式可以是间歇补料，也可以是连续补料。间歇补料是在膜分离器排出一定量后，向反应釜中加入等体积的原料液，连续补料在膜分离器滤出的同时向反应釜中滴加原料液，但补加速率须与滤出速率相等。本专利技术与现有的批次降解后层析分离比较，具有如下优点1、本专利技术采用酶法降解壳聚糖与膜分离相耦合可以使产生的低聚糖及时分离，有效地阻止其进一步降解。2、降解酶可连续重复使用，提高了酶的使用效率。3、通过选择不同孔径的膜的调控操作条件可以获得不同聚合度的低聚糖。4、本专利技术过程简捷，减少了分离过程引起的污染，提高了分离效率，过程可连续进行，有利于实现工业化生产。实施例1在酶降解反应器1中将0.5％壳聚糖溶解于pH5.6、浓度为0.05M的醋酸钠缓冲液中，过滤除渣，加入1％壳聚糖酶为降解酶，反应温度35℃，反应时间4小时，降解壳聚糖，待溶液粘度下降至40-60％即可进行超滤。中空纤维膜超滤器卷式平板膜纳滤器组装为一个膜组件2并通过输液泵3与酶降解反应器1相连接，将不同聚合度的寡聚糖进行分离，中空纤维超滤膜表面积为2m2，切割分子量为2,000-10,000，小于截留分子量的部分透过膜，得到超滤液，大于截留分子量的分子经控制阀4返回酶降解反应器1继续降解。本例采用连续补料方式。经中空纤维超滤膜得到的超滤液再泵入2英寸卷式平板膜纳滤器分离，其膜面积0.5m2，截流分子量为100-2,000，除掉低活性的单糖、二糖和大量水，得到聚合度为3-20的壳寡糖，并由产物收集器5收集。实施例2将2％果胶溶于20L的水溶液中，加入3.0％的果胶酶，反应温度50℃，反应时间1小时，pH3.0，平板膜超滤器超滤，采用间歇补料，其余操作同实施例1，得到聚合度为3-20的果胶寡聚糖。实施例33％的卡拉胶水溶液中加入0.5％脂肪酶，反应温度80℃，pH10，其余操作同实施例1，得到聚合度为3-18的卡拉胶寡聚糖。实施例4琼胶水溶液中加入几丁质酶，反应温度15℃，其余操作同实施例1，得到聚合度为3-18的琼胶寡聚糖。实施例5胶水溶液中加入溶菌酶，其余操作同实施例1，得到聚合度为3-18的褐藻寡聚糖实施例6黄原胶水溶液中加入菠萝蛋白酶，其余操作同实施例1，得到聚合度为3-18的黄原胶寡聚糖。实施例7田菁胶水溶液中加入纤维素酶，其余操作同实施例1，得到聚合度为3-18的田菁胶寡聚糖。实施例8葡聚糖水溶液中加入果胶酶与菠萝素酶，其余操作同实施例1，得到聚合度为3-20的葡聚寡聚糖实施例9糖水溶液中加入纤维素酶与溶菌酶，其余操作同实施例1，得到聚合度为3-20的木聚寡聚糖。实施例10甘露聚糖水溶液中加入果胶酶，其余操作同实施例1，得到聚合度为3-20的甘露寡聚糖。实施例11肝素水溶液中加入果胶酶，其余操作同实施例1，得到聚合度为3-18的肝素寡聚糖。实施例12硫酸多糖水溶液中加入果胶酶，其余操作同实施例1，得到聚合度为3-18的硫酸寡聚糖。实施例13壳聚糖的酶降解反应将1％的壳聚糖溶于pH＝5.6，0.05M的醋酸缓冲液中，按酶∶底物＝1∶20加入酶，在45℃下反应，以反应液粘度下降的百分率表征各种酶的降解活性。用平氏粘度计测定初始和降解12小时后反应液通过测量段的下降时间t0、t1，则壳聚糖粘度下降的百分率为t0-t1/t0。表1各种酶降解壳聚糖活性 实施例14间歇补料与连续补料实验反应总体积20L，试验条件与实施例1相同，投料1小时后开始超滤，同时以等速连续补加原料和醋酸，超滤滤出液60L，经过纳滤得浓缩液1.8L，在间歇补料与连续补料中，不同聚合度壳聚糖所占比例如表2所示，连续补料使3-4糖相对量降低，而6-8糖相对量增加。表2间歇补料与连续补料中，3-10糖的相对量 权利要求1.一种，包括如下步骤将多糖原料溶解成溶液，加入0.5-3.0％(重量百分比)降解酶，反应温度15-80℃，pH＝3.0-10.0，中空纤维、平板膜超滤器与酶降解反应器相连接进行分离，其超滤器截流分子量为2,000-100,000，大于截留分子量的分子返回反应釜继续降解，超滤液再经卷式平板膜纳滤器分离，纳米滤膜截流分子量为100-2,000，得到聚合度3-20的低聚糖。2.根据权利要求1所述的，其特征在于，其中多糖降解指包括果胶、卡拉胶、琼胶、褐藻胶、黄原胶、田菁胶、葡聚糖、木聚糖、甘露聚糖、肝素、硫酸多糖等原料的生物降解。3.根据权利要求1所述的，其特征在于，其中降解酶可以是几丁质酶、纤维素酶、菠萝蛋白酶、溶菌酶、脂肪酶、壳聚糖酶、果胶酶等中任选一种或几种。4.根据权利要求1所述的，其特征在于，降解液粘度下降至40-60％开始超滤。全文摘要一种，把酶法降解多糖与膜分离相结合，通过选择不同的膜介质及膜的孔径大小，将中空纤维或平板膜超滤器与酶降解反应器相连接，对不同聚合度的低聚糖进行即时分离，超滤液再经纳滤器分离，除掉低活性的单糖、二糖和水等小分子化合物，得到不同聚合度的低聚糖。采用这种技术可生产多种不同系列及不同聚合度的低聚糖，无活性的单糖和二糖生成量低，较高聚合度的多糖可以实现再反应和分离连续操作。由于实现连续操作，酶可重复使用，提高降解酶的使用效率，适合于规模生产。文档编号C07H3/00GK1414001SQ0113684公开日2003年4月30日 申请日期2001年10月26日 优先权日2001年10月26日专利技术者杜昱光, 白雪芳, 曲天明, 李曙光 申请人:中国科学院大连化学物理研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酶法制备不同聚合度低聚糖的调控方法，包括如下步骤： 将多糖原料溶解成溶液，加入０．５－３．０％（重量百分比）降解酶，反应温度１５－８０℃，ｐＨ＝３．０－１０．０，中空纤维、平板膜超滤器与酶降解反应器相连接进行分离，其超滤器截流分子量为２，０００－１００，０００，大于截留分子量的分子返回反应釜继续降解，超滤液再经卷式平板膜纳滤器分离，纳米滤膜截流分子量为１００－２，０００，得到聚合度３－２０的低聚糖。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜昱光，白雪芳，曲天明，李曙光，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]