一种氢化壳寡糖及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种氢化壳寡糖及其制备方法。一种氢化壳寡糖的制备方法，包括以下步骤：1）将壳寡糖和水加入加氢反应釜，加入催化剂，充入氢气，进行催化加氢反应；2）过滤，对滤液进行脱色、浓缩和干燥，得到粉末状氢化壳寡糖。本发明的方法采用多相催化加氢路线制备氢化壳寡糖产品，在反应过程中能将醛还原成醇，同时还能对受氧化破坏的氨基进行还原修复，提高了壳寡糖的生物活性和储存稳定性，后续分离过程简单，生产成本低，氢化后产物的生物活性较氢化前也有显著提升。
【专利说明】
_种氢化壳寡糖及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种氢化壳寡糖及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，环境和人类健康问题形势严峻，功能食品开发和制药技术被提高到前所 未有的高度，采用生物或化学等手段，从天然生物资源中开发新型保健食品或药物成为当 前社会和科技发展的迫切任务和总趋势。
[0003] 在诸多天然功能食品或药品中，糖类物质占据核心位置，特别是目前唯一的动物 性糖一一壳聚糖。与壳聚糖相关的药物开发在西方发达国家受到高度重视，日本于1991年 就实施了一项投资数百亿日元、为期15年的"糖工程前沿计划"，主要用于开展壳聚糖生物 学基础与应用研究，迄今已开发出多种壳聚糖产品，特别是壳聚糖的低聚物(壳寡糖)产品， 基本已经主导中国市场。研究表明，壳聚糖的低聚物一一壳寡糖具有抗肿瘤和抑制肿瘤转 移的生理功能以及增强机体免疫力的作用，其作用机理主要是提高巨噬细胞活性，能将ALK 细胞功能提高3倍，能将NK细胞的活性提高4.5倍，并可附着在血管细胞表面，达到抑制癌细 胞转移的效果。相关毒理试验显示，壳寡糖含量达到lg/kg体重时不仅完全不显毒性、变异 性和热原性，反而可有效促进活体巨噬细胞释放白细胞素，对细胞分裂具有调节作用。正是 由于壳寡糖具有上述独特的生物功能与活性，人们对其制备技术的研究从未间断。
[0004] 目前，将壳聚糖降解制备壳寡糖的方法可分为化学法和生物酶法。化学法包括浓 盐酸催化水解法、双氧水氧化降解法以及微波辐射法等，化学法反应条件一般十分苛刻，不 易控制，且后处理繁琐，采用这些方法制备的壳寡糖产率低，成本高，成分复杂，品质低，无 法达到食品级，很难实现工业应用。生物酶法是目前工业生产的主流方法，生物酶降解路线 一般需要配合膜分离工艺，如日本将生物酶固载在膜反应器上，可制备获得高纯度壳寡糖， 并通过控制膜孔径大小实现了壳寡糖分子量的筛分。我国在生物酶降解技术方面也取得一 定的成果，中科院大连化物所和中国海洋大学在科技部"九五"攻关及863等项目的支持下， 采用酶反应分离耦合技术制备壳寡糖，研制开发出壳寡糖生物农药，同时成功地研制出具 有抗癌活性的壳寡糖保健食品。酶法制备寡糖的优点在于可获得较高纯度的产品，但酶法 降解工艺同样存在产率低、酶培育过程复杂、成本高以及过程复杂等缺点。在我国有关壳寡 糖的制备研究虽然已有30多年，然而时至今日，有关壳寡糖的功能保健食品在市场仍是鱼 龙混杂，几乎见不到优质产品，其主要原因还是在于相关制备技术普遍存在产率极低，成本 居高不下，产品品质低，过程产生废弃物量大及产品性能达不到预期保健效果等缺陷。
[0005] 壳寡糖在制备过程中，糖环链容易受氧化破坏而被打开，由此形成含醛基的葡萄 糖，该醛基会进一步与氨基发生半缩醛反应，同时氧化会破坏氨基，这是造成壳寡糖产品性 能达不到预期的关键原因，还会严重影响其储存稳定性。
[0006] 本发明公开了一种采用催化加氢路线制备氢化壳寡糖的方法，在反应过程中能将 醛基还原形成醇，同时还能对受氧化破坏的氨基进行还原修复，可起到提高壳寡糖的生物 活性和储存稳定性的作用，氢化后产物的生物活性较氢化前也有显著提升。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种氢化壳寡糖及其制备方法。
[0008] 本发明所采取的技术方案是： 一种氢化壳寡糖的制备方法，包括以下步骤： 1) 将壳寡糖和水加入加氢反应釜，加入催化剂，充入氢气，进行催化加氢反应； 2) 过滤，对滤液进行脱色、浓缩和干燥，得到粉末状氢化壳寡糖。
[0009] 步骤1)所述壳寡糖、水的质量比为1:(20~50)，催化剂用量为壳寡糖和水的总质 量的1%~5%。
[0010] 步骤1)所述催化剂为雷尼镍、雷尼钴、非晶态镍、非晶态钴、镍硼合金、活性炭负载 铂、活性炭负载钯中的至少一种。
[0011] 步骤1)中充入氢气后加氢反应爸内的压强为1~5MPa。
[0012] 步骤1)所述催化加氢反应的温度为60~120°C，反应时间为2~8h。
[0013] 步骤2)所述过滤所采用的方式为离心分离或板框过滤。
[0014]步骤2)所述脱色所采用的脱色剂为活性炭、硅藻土、沸石、白土、高岭土、活性氧化 铝中的至少一种。
[0015] 步骤2)所述干燥所采用的方式为流化床干燥、喷雾干燥、真空冷冻干燥、真空低温 干燥中的一种。
[0016] 本发明的有益效果是：本发明的方法采用多相催化加氢路线制备氢化壳寡糖产 品，在反应过程中能将醛还原成醇，同时还能对受氧化破坏的氨基进行还原修复，提高了壳 寡糖的生物活性和储存稳定性，后续分离过程简单，生产成本低，氢化后产物的生物活性较 氢化前也有显著提升。
【附图说明】
[0017] 图1为壳寡糖的1H NMR谱。
[0018]图2为实施例1的氢化壳寡糖的1H NMR谱。
【具体实施方式】
[0019] -种氢化壳寡糖的制备方法，包括以下步骤： 1) 将壳寡糖和水加入加氢反应釜，加入催化剂，充入氢气，进行催化加氢反应； 2) 过滤，对滤液进行脱色、浓缩和干燥，得到粉末状氢化壳寡糖。
[0020] 优选的，步骤1)所述壳寡糖、水的质量比为1: (20~50)，催化剂用量为壳寡糖和水 的总质量的1%~5%。
[0021] 优选的，步骤1)所述催化剂为雷尼镍、雷尼钴、非晶态镍、非晶态钴、镍硼合金、活 性炭负载钼、活性炭负载钯中的至少一种。
[0022] 优选的，步骤1)中充入氢气后加氢反应釜内的压强为1~5MPa。
[0023] 优选的，步骤1)所述催化加氢反应的温度为60~120°C，反应时间为2~8h。
[0024]优选的，步骤2)所述过滤所采用的方式为离心分离或板框过滤。
[0025]优选的，步骤2)所述脱色所采用的脱色剂为活性炭、硅藻土、沸石、白土、高岭土、 活性氧化铝中的至少一种。
[0026] 优选的，步骤2)所述干燥所采用的方式为流化床干燥、喷雾干燥、真空冷冻干燥、 真空低温干燥中的一种。
[0027] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
[0028] 实施例1: 将2g壳寡糖溶解在100mL水中，把反应物投入高压加氢反应釜中，投加1.02g活化过的 雷尼镍催化剂，密封高压反应釜，开启搅拌，通入高纯氮气置换釜中的空气3次后，通入高纯 氢气至釜内压强为2.5MPa，关闭气路系统，以5°C/min的升温速率升温至95°C，恒温反应4h。 反应结束后，泄压出料，将反应产物进行高速离心。将固相催化剂分离后，往清液加入其质 量5%的硅藻土粉末，搅拌90分钟后过滤，得到棕色透明清液，将清液喷雾干燥得到金黄色至 微黄色的氢化壳寡糖粉末产品，其 1H NMR谱如图2所示。
[0029] 由图1和图2可知：图1为壳寡糖的1H NMR谱，从图上可看出，加氢前在化学位移 9.7ppm处的峰为醛基的Η谱峰，在化学位移1.6ppm~1.8ppm处出现的峰为与-Ν0相连的碳原 子的Η谱峰。图2为氢化壳寡糖的 1H NMR谱，由图2可见，加氢后产物在化学位移9.7ppm和 1.6ppm~1.8ppm处的峰均消失，说明催化加氢将壳寡糖分子链上的醛基和硝基几乎全部还 原。
[0030] 实施例2: 将3g壳寡糖溶解在100mL水中，把反应物投入高压加氢反应釜中，投加3.09g活化过的 非晶态镍催化剂，密封高压反应釜，开启搅拌，通入高纯氮气置换釜中的空气3次后，通入高 纯氢气至腹内压强为3.5MPa，关闭气路系统，以5°C/min的升温速率进行升温至75°C，恒温 反应6h。反应结束后，泄压出料，将反应产物进行高速离心。将固相催化剂分离后，往清液加 入其质量5%的活性炭粉末，搅拌90分钟后过滤，得到棕色透明清液，将清液用无水乙醇进行 醇析，再进行真空冷冻干燥，得到金黄色至微黄色的氢化壳寡糖粉末产品。
[0031] 实施例3: 将5g壳寡糖溶解在100mL水中，把反应物投入高压加氢反应釜中，投加2.10g活化过的 非晶态镍硼合金催化剂，密封高压反应釜，开启搅拌，通入高纯氮气置换釜中的空气4次后， 通入高纯氢气至釜内压强为4MPa，关闭气路系统，以5°C/min的升温速率进行升温至60°C， 恒温反应8h。反应结束后，泄压出料，将反应产物进行高速离心。将固相催化剂分离后，往清 液加入其质量5%的高岭土粉末，搅拌90分钟后过滤，得到棕色透明清液，将清液用无水乙醇 进行醇析，再进行流化床干燥，得到金黄色至微黄色的氢化壳寡糖粉末产品。
[0032] 实施例4: 将4g壳寡糖溶解在100mL水中，把反应物投入高压加氢反应釜中，投加5.20g活化过的 活性炭负载钯催化剂，密封高压反应釜，开启搅拌，通入高纯氮气置换釜中的空气3次后，通 入高纯氢气至釜内压强为5MPa，关闭气路系统，以5°C/min的升温速率进行升温至120°C，恒 温反应2h。反应结束后，泄压出料，将反应产物进行高速离心。将固相催化剂分离后，往清液 加入其质量5%的氧化铝粉末，搅拌90分钟后过滤，得到棕色透明清液，将清液用无水乙醇进 行醇析，再进行真空低温干燥，得到金黄色至微黄色的氢化壳寡糖粉末产品。
[0033] 测试例： 为验证氢化壳寡糖的性能，采用壳寡糖和实施例1~4制备的氢化壳寡糖进行小白鼠肝 癌模型治疗实验，投喂量为lOOOppm/天，喂养45天，观察小白鼠的肝癌肿瘤的瘤重变化情 况，结果见表1。
[0034] 表1壳寡糖和实施例1~4的氢化壳寡糖对小白鼠肝癌模型投喂治疗结果
注:+表示瘤重增加，-表示瘤重降低。
[0035] 由表1可知:壳寡糖和氢化壳寡糖对小白鼠肝肿瘤均有良好的抑制生长作用，而氢 化后的壳寡糖对小白鼠肝肿瘤的抑制作用和氢化前相比有显著提升。
[0036] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种氢化壳寡糖的制备方法，其特征在于:包括以下步骤： 1) 将壳寡糖和水加入加氢反应釜，加入催化剂，充入氢气，进行催化加氢反应； 2) 过滤，对滤液进行脱色、浓缩和干燥，得到粉末状氢化壳寡糖。2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述壳寡糖、水的质量比为1: (20~50 )，催化剂用量为壳寡糖和水的总质量的1 %~5%。3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤1)所述催化剂为雷尼镍、雷尼钴、 非晶态镍、非晶态钴、镍硼合金、活性炭负载铂、活性炭负载钯中的至少一种。4. 根据权利要求1~3中任意一项所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中充入氢气后 加氢反应爸内的压强为1~5MPa。5. 根据权利要求1~3中任意一项所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述催化加氢 反应的温度为60~120°C，反应时间为2~8h。6. 根据权利要求1~3中任意一项所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述过滤所采 用的方式为离心分离或板框过滤。7. 根据权利要求1~3中任意一项所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述脱色所采 用的脱色剂为活性炭、硅藻土、沸石、白土、高岭土、活性氧化铝中的至少一种。8. 根据权利要求1~3中任意一项所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述干燥所采 用的方式为流化床干燥、喷雾干燥、真空冷冻干燥、真空低温干燥中的一种。9. 权利要求1~3中任意一项所述的制备方法制备的氢化壳寡糖。
【文档编号】C07H5/06GK105949251SQ201610333646
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】刘其海, 贾振宇, 王荣辉, 胡文斌
【申请人】仲恺农业工程学院, 湛江市博泰生物化工科技实业有限公司, 深圳市深博泰生物科技有限公司