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壳寡糖制备方法
2021-11-26

壳寡糖是自然界中唯一带正电荷阳离子碱性氨基低聚糖,是动物性纤维素。壳寡糖是由来源于虾蟹壳的壳聚糖降解成的带有氨基的小分子寡糖,是聚合度2~20的糖链。
壳寡糖是是甲壳素、壳聚糖产品的升级产品,具有壳聚糖不可比拟的优越性。采用先进的生物酶解法制备壳寡糖,它具有:分子量低、水溶性好、功能作用大、易被人体吸收、生物活性高等优势。同时具有纯天然、无辐射、无污染、无添加等特点。
壳寡糖制备方法有很多,本篇主要介绍酸解法和氧化法两种。
一、酸解法
壳聚糖分子中的游离氨基可以和酸性溶液中的氢离子结合,使壳聚糖长链中分子间氢键断裂,形成多个聚合度不等的分子,即为壳寡糖。常用于降解的酸有HCl、H2SO4、HNO3和H3PO4等。壳聚糖发生降解时酸解的时间越长、酸浓度越大、温度越高时,降解速率越快,产物的聚合度越低,并且在100 oC条件下将5.0 mg/mL 壳聚糖用6.0 mol/L HCl水解3 h后,产生了33.6%的低聚氨基葡萄糖。在60 oC、9.0 mol/L HCl水解壳聚糖50 h的反应条件下,制备得到的壳五糖和壳六糖的含量最高,共占16.2%。酸解法工艺操作简单,但反应剧烈,极易腐蚀设备并污染环境,后续处理困难,在实际生产中单一运用较少,常与其他方法结合使用。
二、氧化法
氧化法是利用氧化剂在水溶液中形成的游离自由基去断裂壳聚糖的糖苷键,从而形成聚合度不等的壳寡糖的制备方法。工业生产常用氧化剂为H2O2和HClO等,该法反应迅速,产率较高,成本低并对环境污染较少。在实验中得到了制备聚合度低于6的壳寡糖的最佳工艺条件:4.5%的H2O2溶液、56 oC反应6 h。用H2O2水解蝉壳制备壳寡糖,得出最佳制备条件为:2.0%的H2O2溶液、pH5.0、温度65 oC反应4 h,产物的平均聚合度下降到4.5。此外,杨苏亮等提出:当氧化剂的浓度越大、温度越高,所需降解时间越短,产率越高;但是,在过高的氧化剂浓度和反应温度下,壳聚糖会发生水解过度,使产物中单糖和二糖占比较大,而寡糖较少,并且产物氨基损失较多,颜色因褐变加深,品质下降,所以应合理选择最适的制备条件。实际生产中,通常先用氧化剂部分降解壳聚糖后,再用其他方法继续纯化得到壳寡糖。