專利名稱：一種降解滸苔多糖的方法
技術領域：
本發明屬于海洋化學工程技術，具體涉及一種微波控溫輔助鹽酸、過氧化氫降解滸苔多糖的方法。
背景技術：
滸苔多糖是一種來源于海洋大型綠藻滸苔屬的水溶性硫酸雜多糖，通過線性β -I, 4糖苷鍵連接的木葡聚糖、葡萄糖醛酸聚糖和纖維素。基于滸苔多糖的性質，滸苔工業上被用于造紙和沼氣生產。滸苔多糖還具有很多生理功能降血脂、提高超氧化物歧化酶(SOD)活力、降低脂質過氧化(LP0)、消炎、抑制皮膚癌等，并可用作生產膳食纖維。滸苔多糖原料制備簡單，且安全無毒，在食品醫藥，農業，材料科學領域具有很大的應用潛力。滸苔多糖是生物大分子，其分子結構和分子量呈現出很大的不均一性，并且具有 成凝膠性質，溶解度較差，而且不同分子量滸苔多糖的生理功能也不相同。通過選擇適宜的方法對多糖進行降解，可以得到適宜分子量的高效的多糖片斷或寡糖，減小多糖粘度，增強水溶性，提高生物活性，有利于生物體吸收利用，降低多糖在應用中可能產生的抗原性和毒副作用。雖然針對滸苔多糖降解方法未見報道，但是對于低分子量的海藻多糖的制備方法可分為酶解法、物理法和化學法三種。其中，酶解法條件溫和專一性較強，但是成本高而且易引入蛋白，影響產品品質。單純的物理方法降解易使分子鏈上任何一處同類化學鍵都有均等的斷裂機會，容易引起一些交聯和支化反應。化學法主要涉及酸解和氧化降解，酸解中使用大量揮發性的強酸，造成環境污染，且降解產物不均勻；氧化降解方法是一種低成本而又環保的方法，然而單獨使用過氧化氫降解海藻多糖速率慢，且高濃度的過氧化氫會帶來多糖結構的破壞。鑒于此前對海藻多糖降解的研究，通過各種方法融合減少酸用量，提高過氧化氫的降解速率，緩和降解條件從而避免降解過程對滸苔結構的破壞，提高產率具有十分重要的意義。
發明內容
本發明的目的是提供一種微波控溫輔助鹽酸、過氧化氫降解滸苔多糖的方法。為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種降解滸苔多糖的方法，將滸苔多糖溶液中加入鹽酸和雙氧水，在微波輔助下進行降解反應，即得到得分子量為3-400KDa的低分子量滸苔多糖或寡糖。所述滸苔多糖溶液中加入鹽酸、雙氧水，在微波輔助下加熱進行降解反應，反應后溶液用堿液中和至中性，透析濃縮，醇沉，離心收集沉淀，冷凍干燥即得到分子量為3-400KDa的低分子量滸苔多糖或寡糖。所述滸苔多糖溶液中依次加入鹽酸和雙氧水，而后反應體系溶液在功率IOO-IOOOff的微波輔助下，以60-90°C降解5_60min，分別得分子量為3_400KDa的低分子量
滸苔多糖或寡糖。
所述降解反應體系中鹽酸的終濃度為O. 01-lmol/L ;雙氧水的加入量為滸苔多糖溶液體積分數的1% -6%。所述降解反應體系中鹽酸的終濃度為lmol/L ;雙氧水的加入量為滸苔多糖溶液體積分數的3%。反應原理過氧化氫可以解離出羥自由基和超氧自由基，這些自由基能夠攻擊糖苷鍵是糖鏈降解，然而在高溫、高過氧化氫濃度以及高酸度下降解會伴隨氧化等一些副反應破壞多糖結構，引起硫酸根等活性基團的解離。在微波條件下，微波可以降低反應活化能從而大大促進降解速率。物理波長輻射可以促進鹽酸、過氧化氫的解離，進而減少鹽酸使用量，提高過氧化氫的利用率，大大降低鹽酸和過氧化氫的使用濃度。另外，通過微波內部加熱方式來控制反應溫度，亦能夠減少副反應的發生。所以，采用微波控溫輔助過氧化氫方式，能夠快速降解滸苔多糖并緩和降解條件從而保護滸苔多糖的基本結構和活性基團。本發明的優點 I.本發明采用微波輔助鹽酸、過氧化氫降解滸苔多糖，反應速率提高，反應快速，所需時間短，有效的改善反應條件。2.采用微波反應工作站，與傳統加熱相比，溫度相同的情況下所用過氧化氫濃度低，極大的降低了滸苔多糖分子量，使得滸苔多糖的氧化降解在緩和的條件下進行，所得到的低分子量滸苔多糖、寡糖的化學結構以及活性基團基本沒有被破壞。
圖I為本發明實例提供的一定鹽酸、過氧化氫濃度及溫度下，微波輔助(·)和傳統加熱(■)兩種方法對滸苔多糖降解的影響。圖2為本發明實施例提供的滸苔多糖原料(IEP)以及微波輔助過氧化氫降解制備的低分子量滸苔多糖、寡糖的凝膠排阻色譜圖譜，其中，圖2A IEP譜圖為使用滸苔多糖原料的凝膠排阻色譜圖，圖2B、C、D譜圖分別為實施例2-4中得到的分子量為247. OKDa,19. 02KDa和5. 03KDa滸苔多糖、寡糖的凝膠排阻圖譜。圖3為本發明實施例提供的微波輔助鹽酸、過氧化氫降解制備的低分子量的滸苔多糖紅外光譜圖，圖3中IEP標記譜圖為使用滸苔多糖原料的紅外光譜圖，圖3中247. 0KDa、19. 02KDa和5. 03KDa標記譜圖分別為實施例2_4中得到的滸苔多糖、寡糖的紅外光譜圖。表I滸苔多糖原料(IEP)及分子量為247. O、19. 02和5. 03KDa的滸苔多糖、寡糖的化學組成。
具體實施例下面結合說明書附圖對本發明作進一步說明，并且本發明的保護范圍不僅局限于以下實施例。降解滸苔多糖的方法，將高分子量滸苔多糖溶解后加入鹽酸、雙氧水，在微波輔助下反應，控制反應溫度，根據不同的降解時間得不同分子量的滸苔多糖、寡糖。在微波反應后溶液用堿液中和至中性，透析濃縮，醇沉，離心收集沉淀，冷凍干燥即得到不同分子量的滸苔多糖和寡糖。
所述高分子量滸苔多糖使用前，將滸苔多糖用蒸餾水加熱使滸苔多糖溶解，而后冷卻至室溫，待用。實施例I將高分子量滸苔多糖(>1500KDa) O. 5g溶解于50ml蒸餾水中，向滸苔多糖溶液中加入濃鹽酸4. 2ml和30% (質量分數)的雙氧水I. 5ml，而后以功率600W的微波下在70°C，降解5-60min，根據不同的降解時間得到的低分子量滸苔多糖、寡糖；所得的不同低分子量滸苔多糖、寡糖利用凝膠排阻色譜測定其分子量(參見圖I)。同時將高分子量滸苔多糖(>1500KDa) O. 5g溶解于50ml蒸餾水中，向滸苔多糖溶液中加入濃鹽酸4. 2ml和30% (質量分數)的雙氧水I. 5ml，而后采用傳統加熱方式進行滸苔多糖的降解，控制反應溫度為70°C，降解5-60min，得低分子量滸苔多糖、寡糖，所得低分子量滸苔多糖、寡糖利用凝膠排阻色譜測定其分子量(參見圖I)。
如圖I所示，在溫度和降解時間相同的條件下，使用微波輔助鹽酸、過氧化氫降解所得到的滸苔多糖分子量要明顯低于傳統加熱模式。實施例2將高分子量滸苔多糖(>1500KDa)0. 5g溶解于50ml蒸餾水中，向滸苔多糖溶液中加入4. 2ml濃鹽酸和質量分數30%雙氧水I. 5ml，在微波功率600W，反應溫度60°C，降解15min，將反應后溶液用Na0H(2mol/L)中和至中性后，透析濃縮，加入濃縮物4倍體積的95 %乙醇進行沉淀，而后以3000r/min速度離心收集沉淀，冷凍干燥即得低分子量的滸苔多糖。將所得到的產物利用凝膠排阻色譜測定其分子量為247. OKDa (圖2所示)，其化學組成如表I所示，降解產物的紅外光譜與原料滸苔多糖原料的紅外光譜比較(圖3所示)，發現原料滸苔多糖的特征吸收峰845cm—1 (C-O-S)，1248cm^ (S=O)，1642cm—1 (C=O)，在降解后依然存在，說明在微波輔助降解后滸苔多糖的基本結構和活性基團沒有被破壞。實施例3將高分子量滸苔多糖(>1500KDa) O. 5g溶解于50ml蒸餾水中，向滸苔多糖溶液中加入4. 2ml濃鹽酸和I. 5ml質量分數30%雙氧水，在微波功率600W，反應溫度70°C下，降解30min，將反應后溶液用堿液NaOH(2mol/L)中和至中性后，透析濃縮，加入濃縮物4倍體積的95%乙醇沉淀，而后以3000r/min速度離心收集沉淀，冷凍干燥即得低分子量的滸苔多糖。將所得到的產物利用凝膠排阻色譜測定其分子量為19. 02KDa (圖2所示)，其化學組成如表I所示，降解產物的紅外光譜與初始滸苔多糖原料的紅外光譜比較(圖3所示)發現原料滸苔多糖的特征吸收峰845CHT1 (C - O - S), 1248cm^ (S=O)，1642cm—1 (C=O)，在降解后依然存在，說明在微波輔助降解后滸苔多糖的基本結構和活性基團沒有被破壞。實施例4將高分子量滸苔多糖(>1500KDa) O. 5g溶解于50ml蒸餾水中，向滸苔多糖溶液中加入4. 2ml濃鹽酸和I. 5ml質量分數30%雙氧水，在微波功率600W，反應溫度80°C下，降解30min，將反應后溶液用堿液Na0H(2mol/L)中和至中性后，透析濃縮，加入濃縮物4倍體積的95%乙醇沉淀，而后以3000r/min速度收集沉淀，冷凍干燥即得低分子量的滸苔多糖。將所得到的產物利用凝膠排阻色譜測定其分子量為5. 03KDa(圖2所示)，其化學組成如表I所示，降解產物的紅外光譜與初始滸苔多糖原料的紅外光譜比較(圖3所示)發現原料滸苔多糖的特征吸收峰845cm—1 (C - O - S)，1248cm^ (S=O)，1642cm—1 (C=O)，在降解后依然存在，說明微波輔助降解后滸苔多糖的基本結構和活性基團沒有被破壞。表I滸苔多糖原料及分子量為247. O、19. 02和5. 03KDa的滸苔多糖、寡糖的化學組成
權利要求
1.一種降解滸苔多糖的方法，其特征在于將滸苔多糖溶液中加入鹽酸和雙氧水，在微波輔助下進行降解反應，即得到得分子量為3-400KDa的低分子量滸苔多糖或寡糖。
2.按權利要求I所述的降解滸苔多糖的方法，其特征在于所述滸苔多糖溶液中加入鹽酸、雙氧水，在微波輔助下加熱進行降解反應，反應后溶液用堿液中和至中性，透析濃縮，醇沉，離心收集沉淀，冷凍干燥即得到分子量為3-400KDa的低分子量滸苔多糖或寡糖。
3.按照權利要求I或2所述的降解滸苔多糖的方法，其特征在于所述滸苔多糖溶液中依次加入鹽酸和雙氧水，而后反應體系溶液在功率100-1000W的微波輔助下，以60-90°C降解5-60min，分別得分子量為3_400KDa的低分子量滸苔多糖或寡糖。
4.按照權利要求3所述的降解滸苔多糖的方法，其特征在于所述降解反應體系中鹽酸的終濃度為O. Ol-lmol/L ;雙氧水的加入量為滸苔多糖溶液體積分數的
5.按照權利要求3所述的降解滸苔多糖的方法，其特征在于所述降解反應體系中鹽酸的終濃度為lmol/L ;雙氧水的加入量為滸苔多糖溶液體積分數的3%。
全文摘要
本發明屬于海洋化學工程技術，具體涉及一種降解滸苔多糖的方法。具體為將滸苔多糖溶液中加入鹽酸和雙氧水，在微波輔助下進行降解反應，即得到分子量為3-400K Da的低分子量滸苔多糖或寡糖。本發明與傳統加熱反應相比，所得滸苔多糖分子量較低，作用時間大大縮短，所得到的低分子量滸苔多糖、寡糖，基本化學結構與初始制備的滸苔多糖原料相比沒有明顯差異。
文檔編號C08B37/00GK102898536SQ20121039898
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月19日 優先權日2012年10月19日
發明者李鵬程, 李冰, 劉松, 邢榮娥, 于華華, 李克成, 王雪芹, 秦玉坤, 李榮鋒, 魏振華 申請人:中國科學院海洋研究所