一種采用板框和陶瓷膜組合過(guò)濾制備水溶性殼寡糖的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水溶性殼寡糖領(lǐng)域，特別涉及一種采用板框和陶瓷膜組合過(guò)濾制備水 溶性殼寡糖的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 殼寡糖，也稱幾丁寡糖，是一種以甲殼素經(jīng)脫乙酰處理后獲得的殼聚糖為原料，通 過(guò)高科技降解分離手段制取的一種天然高活性動(dòng)物性纖維素產(chǎn)品，由于其獨(dú)特的藥理作用 和由此產(chǎn)生的廣闊市場(chǎng)應(yīng)用前景而日趨受人關(guān)注。
[0003] 甲殼素是一種純天然的高分子化合物，廣泛存在于蝦、蟹等甲殼類動(dòng)物及昆蟲、藻 類中，其每年的生物合成資源量高達(dá)100億噸以上，其中海洋生物的生成量約在10億噸以 上，是地球上僅次于植物纖維的第二大用之不竭的自然生物資源。由于甲殼素的化學(xué)性質(zhì) 不活潑、水溶性差而應(yīng)用倍受限制。生物學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)甲殼素進(jìn)行脫乙酰處理后獲得 的殼聚糖可溶解于部分食物中，從而得到局部應(yīng)用。但由于殼聚糖的分子量通常在幾十萬(wàn) 到幾百萬(wàn)之間，不能溶于水性溶劑中，因而仍存在較嚴(yán)重的應(yīng)用局限性。
[0006] 近幾年來(lái)，生物學(xué)家們就對(duì)殼聚糖的分子量進(jìn)行降解方面進(jìn)行了大量研究、取得 了廣泛應(yīng)用研究成果，掌握了低分子量殼聚糖的活性能得到很大提高、低于一定分子量的 殼聚糖能完全洛解于水性溶劑中，并將降解后分子量低于1萬(wàn)的殼聚糖命名為"殼寡糖"。國(guó) 家衛(wèi)計(jì)委2014年5月頒發(fā)了《關(guān)于批準(zhǔn)殼寡糖等6種新食品原料的公告(2014年第6號(hào))》規(guī)定 了殼寡糖的主要成分為2-10個(gè)聚合度的寡聚氨基葡萄糖。隨著各國(guó)對(duì)殼聚糖及其衍生物的 研究日益深入，認(rèn)為殼聚糖是自然界迄今為止發(fā)現(xiàn)的膳食纖維中唯一的陽(yáng)離子高分子基 團(tuán)，并以其獨(dú)有的結(jié)構(gòu)和特性在醫(yī)學(xué)、生物工程、化工、食品、化妝品、農(nóng)業(yè)、環(huán)境等領(lǐng)域得到 了廣泛用?？茖W(xué)家們將殼聚糖譽(yù)為繼蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、維生素、礦物質(zhì)之后人體必需的第 六生命要素。
[0007] CN101381752A公開了一種制備低殼糖與殼寡糖的工藝，其以脫乙酰度為70~95% 的殼聚糖為原料，經(jīng)溶解、非專一性酶快速降粘、殼聚糖酶水解、調(diào)節(jié)pH、過(guò)濾、膜法精制、噴 霧干燥等得到低殼糖與殼寡糖。其中膜法精制工藝中，其采用中空纖維超濾膜或陶瓷膜處 理水解液，再進(jìn)行超濾和納濾。工藝流程復(fù)雜，而且未說(shuō)明陶瓷膜處理的詳細(xì)原理和所起的 作用。
[0008]因此，如何得到分子量和性質(zhì)均一、無(wú)異味且顏色淡的低聚窄分子量分布?xì)す烟牵?并且提高降解效率、降低成本、減少對(duì)環(huán)境的污染是殼聚糖降解中的重要問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種采用板框和陶瓷膜組合過(guò)濾制備水溶性 殼寡糖的方法，該方法得到的水溶性殼寡糖水溶性達(dá)到99%以上，分子量和性質(zhì)均一，顏色 淡且無(wú)異味，具有良好的市場(chǎng)前景。
[0010] 本發(fā)明的一種采用板框和陶瓷膜組合過(guò)濾制備水溶性殼寡糖的方法，包括：
[0011] (1)以甲殼素經(jīng)脫乙酰后獲得的高分子殼聚糖為原料，經(jīng)降解得到混合降解液;隨 后通過(guò)板框過(guò)濾器進(jìn)行固液分離，分離出未降解的殼聚糖殘?jiān)?殘?jiān)祷厣弦患?jí)再次進(jìn)行 降解；
[0012] (2)將固液分離后的降解液經(jīng)孔徑為5~1400nm的陶瓷膜進(jìn)行除雜處理，分離出降 解產(chǎn)生的褐變物質(zhì)（美拉德反應(yīng)物)及不溶于水的物質(zhì)；隨后經(jīng)活性炭進(jìn)一步脫色除異味， 再次通過(guò)板框過(guò)濾器進(jìn)行固液分離，分離出殘余的活性炭，濾液返回陶瓷膜再次進(jìn)行除雜 處理；
[0013] (3)對(duì)步驟(2)最后得到的濾液在有機(jī)膜濃縮處理器中進(jìn)行水洗、濃縮(除去單糖、 二糖、有機(jī)鹽），得到含固量8-15 %的殼寡糖濃縮液；
[0014] (4)將步驟(3)的殼寡糖濃縮液經(jīng)真空濃縮機(jī)濃縮至含固量30-40 %的濃縮液，噴 霧干燥，得到水溶性殼寡糖。
[0015] 所述步驟(1)中的降解方式為酶解法、化學(xué)法、物理降解、氧化法或糖基轉(zhuǎn)移法等。
[0016] 所述步驟(2)中的陶瓷膜的孔徑優(yōu)選為50nm。
[0017] 所述步驟(3)中的有機(jī)膜為截留分子量200-300D的納濾膜或R0膜。
[0018] 所述步驟(3)中的水洗具體采用2-3倍的水進(jìn)行水洗。
[0019] 所述步驟(4)中的水溶性殼寡糖水溶性達(dá)到99%以上。
[0020] 本發(fā)明中的陶瓷膜過(guò)濾是一種"錯(cuò)流過(guò)濾"形式的流體分離過(guò)程:陶瓷膜過(guò)濾由許 多均勻的無(wú)數(shù)微孔組成。原料液在膜管內(nèi)高速流動(dòng)，在壓力驅(qū)動(dòng)下含小分子組分的澄清滲 透液沿與之垂直方向向外透過(guò)膜，含大分子組分的混濁濃縮液被膜截留，從而使流體產(chǎn)生 各種物理效應(yīng)，達(dá)到分離、濃縮、純化的目的。
[0021] 本發(fā)明中步驟（1)得到混合降解液的方式可以為：以甲殼素經(jīng)脫乙酰后獲得的高 分子殼聚糖為原料，經(jīng)預(yù)處理后放入微波反應(yīng)器中進(jìn)行微波輻射處理，將微波處理的殼聚 糖投入裝有純凈水的降解反應(yīng)釜中浸泡，并加熱攪拌，加入過(guò)氧化氫進(jìn)行降解反應(yīng)，得到混 合降解液。具體可參考CN103641936A。
[0022] 有益效果
[0023] (1)本發(fā)明采用陶瓷膜進(jìn)行除雜、分離、脫色處理，具有高效、節(jié)能、過(guò)程易控制、操 作方便、環(huán)境友好、便于放大、易與其他技術(shù)集成等優(yōu)點(diǎn)，具有比板框、離心機(jī)、硅藻土及聚 合物膜等傳統(tǒng)分離介質(zhì)所無(wú)法比擬的一些優(yōu)點(diǎn):化學(xué)穩(wěn)定性極佳，能耐酸、耐堿、耐氧化、耐 有機(jī)溶劑;耐高溫;機(jī)械強(qiáng)度大，耐磨性好;孔徑分布窄，分離精度極高，可達(dá)納米級(jí)過(guò)濾； [0024] (2)本發(fā)明將濾液兩次通過(guò)陶瓷膜處理且經(jīng)過(guò)活性炭再次脫色，得到的殼寡糖色 度淺，且孔徑保證< 50nm，滿足水溶性的要求；
[0025] (3)本發(fā)明工藝中板框過(guò)濾器過(guò)濾分離未降解的原料及大顆粒，陶瓷膜過(guò)濾分離 褐變物及不溶于水的物質(zhì)，分工明確，效率高;僅采用陶瓷膜則會(huì)容易堵塞，影響過(guò)濾效率； [0026] (4)本發(fā)明得到的水溶性殼寡糖水溶性達(dá)到99%以上，分子量和性質(zhì)均一，顏色淡