酶法制備殼寡糖關鍵技術研究

殼寡糖（chitooligosaccharides，COS）一般是指2~10 個氨基葡萄糖以β-1,4 糖苷鍵連接組成的低相對分子質量殼聚糖，通常是由殼聚糖經(jīng)化學、物理或酶法水解制備。殼寡糖因具有低黏度、高水溶性、高生物相容性以及可生物降解性等物理、化學性質而受到關注，目前已被廣泛應用于食品加工、農業(yè)生產、生物制藥等技術領域。

殼寡糖的制備方法有化學法、物理法及酶法等。 酶法反應主要采用專一性酶(甲殼素酶和殼聚糖酶)與非專一性酶(脂肪酶、果膠酶與纖維素酶等)降解，條件溫和，不需要化學藥品，節(jié)能、高效并無污染，是目前制備COS 使用最多的方法之一。 如中國專利CN202110359224.1 公開了一種制備殼寡糖的方法，其將殼聚糖溶解后配制成殼聚糖溶液，調節(jié)pH 后加入殼聚糖酶進行酶解；酶解得到的酶解液依次通過微濾除雜、超濾除雜、濃縮除鹽后收集濃縮液，最后將濃縮液冷凍干燥，得到殼寡糖。 該方法以60%以上的收率制備出相對分子質量集中在1 000~3 000 的殼寡糖，制備的殼寡糖水溶性好、生物活性高、生產成本低，適于規(guī)模化生產。 CN202110262992.5 涉及殼寡糖的制備方法具體包括：1)殼聚糖膠體化：將殼聚糖溶于酸溶液，得到膠體殼聚糖，進行加熱；2)酶解：向膠體殼聚糖中加入復合酶A，升溫攪拌后加入復合酶B，恒溫攪拌，再加入殼聚糖酶，繼續(xù)攪拌得到殼聚糖酶解液；3)分離：將殼聚糖酶解液經(jīng)離心、膜濃縮后，即得殼寡糖。 上述制備方法能夠得到一種相對分子質量分布窄、含量高的殼寡糖，進而可將其更有效地應用于肥料、飼料以及農藥等領域中。CN202210217665.2 公開了一種制備殼寡糖的方法、殼聚糖酶及其基因、酶制劑與應用，其采用特定的殼聚糖酶酶解殼聚糖或膠質甲殼素生產殼寡糖，酶解條件為pH 4.0～8.0、溫度50～80 ℃。該發(fā)明的殼聚糖酶可以在高溫條件下酶解殼聚糖，高效酶解殼聚糖制備殼寡糖。CN202110584874.6 公開了一種高氨基含量殼寡糖的制備方法，工藝步驟為：配制有機酸水溶液（pH 3～5），緩慢加入殼聚糖固體，攪拌均勻后體系呈懸浮狀，殼聚糖的質量分數(shù)為8%～12%，進行超聲；利用40%氫氧化鈉溶液調節(jié)pH 至5～7；加入木瓜蛋白酶和纖維素酶組成的復合酶，升溫至（55±5） ℃，反應時間為5～8 h；將所得溶液通過微濾膜，再通過納濾膜濃縮至質量分數(shù)為15%～20%，所得溶液進行噴霧干燥制得高氨基含量粉末狀殼寡糖產品，所得產品相對分子質量分布較窄，殼寡糖氨基含量高，相對分子質量可以達到3 000 以下。 CN202111263141.9 公開了一種殼寡糖的制備方法，包括以下步驟：1）將酶分散液與活性炭混合，在預設溫度下溫育預設時間，得到活性炭固載酶分散液；2）將殼聚糖分散于分散介質中，得到殼聚糖分散液；3）將殼聚糖分散液與活性炭固載酶分散液混合，反應得到殼寡糖；其中，酶分散液為第一酶與果膠酶的混合物分散于分散劑而得。CN202110594062.X 公開了一種膜分離工藝制備殼寡糖的方法，具體包括如下步驟：1）選取適量動物外殼原料，洗凈，其中動物外殼包括蝦殼、蟹殼，應選取甲殼素含量較高的動物外殼作為原料；2）對動物外殼原料進行脫鈣、脫蛋白質、脫乙?；幚?；3）對經(jīng)步驟2 處理的原料進行酶解處理，得到原液；4）將原液導入超濾膜系統(tǒng)，進行超濾膜過濾處理，得到處理液；5）將處理液導入納濾膜系統(tǒng)，進行納濾膜過濾，得到濃縮液和清液，清液導入反滲透膜系統(tǒng)進一步過濾后，回收利用；6）對步驟5 處理得到的濃縮液進行干燥處理；該發(fā)明整體流程簡單，產品純度高。CN201811573112.0 公開了一種無酸殼寡糖的制備方法，包括以下步驟：將殼聚糖溶于鹽酸溶液，加入固定化酶進行酶解，超聲波輔助酶解，得到酶解液；對酶解液依次進行超濾膜分離、納濾膜分離，得到殼寡糖濃縮液；殼寡糖濃縮液通過陰離子交換柱；噴霧干燥，得到無酸殼寡糖。CN202010730417.9 公開了一種特定聚合度的殼寡糖的制備方法，包括以下步驟：1）殼聚糖提純；2）制備殼聚糖溶液；3）階段一水解：向殼聚糖溶液中加入非特異性酶，超聲反應0.5~1.5 h 之后升溫滅活，中和，經(jīng)離心過濾得聚合度為65~115 的低相對分子質量殼聚糖溶液；4）階段二水解：向低相對分子質量殼聚糖溶液中加入葡聚糖酶，反應1~2 h 之后升溫滅活，中和，經(jīng)離心過濾得聚合度為5~7 的殼寡糖混合物溶液，經(jīng)分離、純化、干燥處理后得聚合度5~7的殼寡糖粉末。

酶法制備殼寡糖條件溫和、產率高、綠色無污染，但還不能實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產，未來需進一步優(yōu)化COS 的制備工藝，進一步挖掘COS 的生物學活性及作用機制，開辟新的應用領域。