一种完全水溶的低分子量壳聚糖/壳寡糖的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种简单的完全水溶的低分子量壳聚糖／壳寡糖的制备方法，该方法将壳聚糖乙酰化制得水溶性壳聚糖，然后用非专一性的水解酶降解水溶性壳聚糖，控制酶用量和酶解反应时间，降解产物用氢氧化钾或氢氧化钠溶液调节ｐＨ值至８－９，乙醇沉淀、洗涤、真空干燥获得自由氨基形式的完全水溶的分子量为１８万－１５００的低分子量壳聚糖／壳寡糖。本发明专利技术工艺简单，操作简便，成本低，适用于工业生产，与现有技术相比较具有操作方便、反应过程容易控制的特点。而且所得低分子量的水溶性壳聚糖具有促进伤口愈合、抑制肿瘤细胞生长和提高人体免疫力的活性，在食品和医药工业具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种简单的完全水溶的低分子量壳聚糖/壳寡糖的制备方法，属再生资源化学生物学领域。
技术介绍
水溶性壳聚糖是壳聚糖经过乙酰化后控制脱乙酰度40-60％的产物。任何分子量的水溶性壳聚糖在低浓度时都可以溶于水，而低分子量水溶性壳聚糖和壳寡糖可以在较高浓度时也溶于水，且具有比大分子量水溶性壳聚糖更好的生物相容性。不同分子量的水溶性壳聚糖具有不同的生物生理活性，所以制备不同分子量的水溶性壳聚糖对于其应用于食品、医药等方面具有重要意义。目前制备低分子量水溶性壳聚糖/壳寡糖的方法主要是先将壳聚糖用化学法降解为不同分子量，然后再进行乙酰化进一步改善其水溶性。此反应过程繁琐，不容易控制。尤其是化学法降解过程剧烈，不容易获得低分子量壳聚糖/壳寡糖，而且产物结构被修饰。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种简单的制备完全水溶的低分子量壳聚糖/壳寡糖的方法，该方法不仅反应过程简单可控，而且可实现工业化生产。本专利技术提供的技术方案是采用如下步骤制备这种完全水溶的低分子量壳聚糖/壳寡糖(1)将壳聚糖溶于1％-10％(v/v)醋酸溶液中，制得浓度为0.025-0.040g/ml的壳聚糖醋酸溶液，在磁力搅拌下将醋酸酐的无水乙醇溶液缓慢加入到上述壳聚糖溶液中，室温连续搅拌反应1-5小时，得到水溶性壳聚糖溶液，其中醋酸酐与壳聚糖的摩尔比为5∶2～5∶4，无水乙醇与醋酸溶液的体积比为3∶2～3∶5。(2)将所得水溶性壳聚糖溶液旋转蒸发除去反应溶剂无水乙醇，然后用1-5mol/l氢氧化钾或氢氧化钠溶液调节其pH到8-9，装入透析袋中用水透析24-72小时，过滤透析液除去不溶物，然后将滤液用旋转蒸发仪浓缩、乙醇沉淀、乙醇洗涤、真空干燥获得水溶性壳聚糖粉末。(3)将所得水溶性壳聚糖粉末溶解于0.5-1.5％(v/v)醋酸溶液中，制得浓度为0.025-0.040g/ml的水溶性壳聚糖溶液，用0.05-1mol/l的氢氧化钾或氢氧化钠调整溶液pH值到4.0-5.0，加入酶底比为0.5-5％(w/w)的非专一性水解酶，在50-60℃连续振荡0.2-6小时，水解产物热水浴煮沸5-10分钟除酶，然后过滤溶液，将滤液真空浓缩后用1-5mol/l的氢氧化钾或氢氧化钠调节其pH值到8-9，再经乙醇沉淀、乙醇洗涤、真空干燥即可获得自由氨基形式的完全水溶的低分子量壳聚糖/壳寡糖。其中，所用原料壳聚糖的分子量范围为30万-85万，脱乙酰度范围为75-95％；非专一性水解酶为纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶或中性蛋白酶。若将中间产物水溶性壳聚糖的脱乙酰度控制在40-60％，最后可制得重均分子量在18万～1500的自由氨基形式完全水溶的低分子量壳聚糖/壳寡糖。本专利技术提供的制备方法是先将壳聚糖乙酰化，控制脱乙酰度为40-60％，得到水溶性壳聚糖，然后用催化量的非专一性的纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶或中性蛋白酶催化水解水溶性壳聚糖，控制酶用量和反应时间，获得不同分子量的水溶性壳聚糖/壳寡糖。此法先通过控制脱乙酰度改善壳聚糖的水溶性，然后以此水溶性壳聚糖为酶解底物，制备不同分子量的完全水溶性的壳聚糖。通过控制脱乙酰度和分子量可改善壳聚糖的水溶性，简化反应过程，实现了反应的可控性。用非专一性的商品酶降解水溶性壳聚糖，则可实现工业化生产、降低成本、保证品质稳定。尽管壳聚糖经过乙酰化反应，破坏了壳聚糖分子链的规整性，改善了水溶性，使任何分子量的水溶性壳聚糖在低浓度时都可以溶于水，但由于分子内和分子间的相互作用，大分子量的水溶性壳聚糖在高浓度时并不能完全溶于水。而本专利技术不仅改善了壳聚糖的水溶性，而且降低了水溶性壳聚糖的分子量，使水溶性壳聚糖既可以完全溶解于水，还可以溶解于水和有机溶剂(如二甲亚砜、N，N-二甲基甲酰胺)的混合溶液中，拓宽了壳聚糖的应用范围。且低分子量的水溶性壳聚糖具有促进伤口愈合、抑制肿瘤细胞生长和提高人体免疫力的活性，在农业、食品、化妆品和医药行业有广泛的应用前景。具体实施例方式下面通过具体实施例对本专利技术提供的制备完全水溶的低分子量壳聚糖、壳寡糖的方法作详细说明。实施例1将脱乙酰度75％，重均分子量85万的壳聚糖溶于100毫升10％(v/v)醋酸溶液中，制得浓度为0.040g/ml的壳聚糖醋酸溶液。将与壳聚糖摩尔比为5∶3的醋酸酐溶于80毫升无水乙醇中。在磁力搅拌下将此混合溶液缓慢加入上述壳聚糖溶液中，室温连续搅拌5小时，得到水溶性壳聚糖溶液。水溶性壳聚糖溶液旋转蒸发除去反应溶剂无水乙醇，然后用3mol/l氢氧化钠溶液调pH到8-9，装入透析袋中用水透析24小时，透析液过滤除去不溶物，滤液用旋转蒸发仪浓缩，乙醇沉淀，乙醇洗涤，真空干燥获得水溶性壳聚糖粉末。将水溶性壳聚糖溶解于100毫升1.5％(v/v)醋酸溶液中，制得浓度为0.035g/ml的壳聚糖醋酸溶液，用0.8mol/l的氢氧化钠溶液调整溶液pH值到4.0，此溶液在60℃保温，加入0.02克纤维素酶，连续振荡3小时，水解产物热水浴煮沸10分钟除酶，溶液过滤，滤液真空浓缩后用1mol/l的氢氧化钠调pH8-9，乙醇沉淀，乙醇洗涤，真空干燥获得重均分子量为18万的自由氨基形式完全水溶低分子量壳聚糖。实施例2将脱乙酰度82％，重均分子量60万的壳聚糖溶于100毫升3％(v/v)醋酸溶液中，制得浓度为0.030g/ml的壳聚糖醋酸溶液。将与壳聚糖摩尔比为5∶4的醋酸酐溶于60毫升无水乙醇中。在磁力搅拌下将此混合溶液缓慢加入上述壳聚糖溶液中，室温连续搅拌3小时，得到水溶性壳聚糖溶液。水溶性壳聚糖溶液旋转蒸发除去反应溶剂无水乙醇，然后用2mol/l氢氧化钠溶液调pH到8-9，装入透析袋中用水透析48小时，透析液过滤除去不溶物，滤液用旋转蒸发仪浓缩，乙醇沉淀，乙醇洗涤，真空干燥获得水溶性壳聚糖粉末。将水溶性壳聚糖溶解于100毫升1.0％(v/v)醋酸溶液中，制得浓度为0.030g/ml的水溶性壳聚糖醋酸溶液，用0.10mol/l的氢氧化钾溶液调整溶液pH值到4.5，此溶液在55℃保温，加入0.025克半纤维素酶，连续振荡2小时，水解产物热水浴煮沸10分钟除酶，溶液过滤，滤液真空浓缩后用3mol/l的氢氧化钾调pH8-9，乙醇沉淀，乙醇洗涤，真空干燥获得重均分子量为11万的自由氨基形式完全水溶低分子量壳聚糖。实施例3将脱乙酰度89％，重均分子量44万的壳聚糖溶于100毫升1％(v/v)醋酸溶液中，制得浓度为0.025g/ml的壳聚糖醋酸溶液。在磁力搅拌下将与壳聚糖摩尔比为5∶2的醋酸酐溶于150毫升无水乙醇中。将此混合溶液缓慢加入上述壳聚糖溶液中，室温连续搅拌1小时，得到水溶性壳聚糖溶液。水溶性壳聚糖溶液旋转蒸发除去反应溶剂无水乙醇，然后用5mol/l氢氧化钠溶液调pH到8-9，装入透析袋中用水透析36小时，透析液过滤除去不溶物，滤液用旋转蒸发仪浓缩，乙醇沉淀，乙醇洗涤，真空干燥获得水溶性壳聚糖粉末。将水溶性壳聚糖溶解于100毫升0.5％(v/v)醋酸溶液中，制得浓度为0.025g/ml的水溶性壳聚糖醋酸溶液，用0.05mol/l的氢氧化钾溶液调整溶液pH值到4.0，此溶液在50℃保温，加入0.1克纤维素酶，连续振荡0.2小时，水解产物热水浴煮沸5分钟除酶，溶液过滤，滤液真空浓缩后用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种完全水溶的低分子量壳聚糖／壳寡糖的制备方法，其特征在于采用如下具体步骤：（１）将壳聚糖溶于１％－１０％（ｖ／ｖ）醋酸溶液中，制得浓度为０．０２５－０．０４０ｇ／ｍｌ的壳聚糖醋酸溶液，在磁力搅拌下将醋酸酐的无水乙醇溶液缓慢加入到上述壳聚糖溶液中，室温连续搅拌反应１－５小时，得到水溶性壳聚糖溶液，其中醋酸酐与壳聚糖的摩尔比为５∶２～５∶４，无水乙醇与醋酸溶液的体积比为３∶２～３∶５。（２）将所得水溶性壳聚糖溶液旋转蒸发除去反应溶剂无水乙醇，然后用１－５ｍｏｌ／ｌ氢氧化钾或氢氧化钠溶液调节其ｐＨ到８－９，装入透析袋中用水透析２４－７２小时，过滤透析液除去不溶物，然后将滤液用旋转蒸发仪浓缩、乙醇沉淀、乙醇洗涤、真空干燥获得水溶性壳聚糖粉末。（３）将所得水溶性壳聚糖粉末溶解于０．５－１．５％（ｖ／ｖ）醋酸溶液中，制得浓度为０．０２５－０．０４０ｇ／ｍｌ的水溶性壳聚糖溶液，用０．０５－１ｍｏｌ／ｌ的氢氧化钾或氢氧化钠调整溶液ｐＨ值到４．０－５．０，加入酶底比为０．５－５％（ｗ／ｗ）的非专一性水解酶，在５０－６０℃连续振荡０．２－６小时，水解产物热水浴煮沸５－１０分钟除酶，然后过滤溶液，将滤液真空浓缩后用１－５ｍｏｌ／ｌ的氢氧化钾或氢氧化钠溶液调节其ｐＨ值到８－９，再经乙醇沉淀、乙醇洗涤、真空干燥即可获得自由氨基形式的完全水溶的低分子量壳聚糖／壳寡糖。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜予民，李瑾，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]