一种壳寡糖的制备方法

技术领域

本发明涉及壳寡糖的制备，具体涉及一种壳寡糖的制备方法。

背景技术

壳寡糖是将壳聚糖用特殊的生物酶或酸降解得到的一种聚合度在2-20之间的寡糖产品。其具有较高溶解度，易被生物体吸收，可广泛应用于医药、化妆品、饮料、农业以及印刷等多种领域。在农业中，壳寡糖是氨基多糖类聚合物，含有丰富的碳、氮，能够改变土壤菌群，促进有益微生物的生长。酶降解法是制备壳寡糖的常用方法，酶降解法一般分为非专一性酶解以及专一性酶解，其中非专一性酶解中的酶通常包括脂肪酶以及纤维素酶，该方法酶的消耗量较大，且存在着壳聚糖降解不充分，产物难以分离等问题。专一性酶解使用壳聚糖酶等来实现，较有针对性。

中国专利CN111995456A公开了一种农业用壳寡糖、肥料及其制备方法，该方法具体包括将壳聚糖在酸性环境中，经溶菌酶酶解，即得到农业用壳聚糖酶解液；或将农业用壳聚糖酶解液烘干，即得酶解农业用壳寡糖。制得的壳寡糖质量稳定，配伍性好，加入到肥料中，即得壳寡糖肥料，施用于作物不会产生副作用。但该发明中壳寡糖的含量较低，同时由于酶选择较为单一，因此通常对不同聚合度的壳聚糖而言，降解效率会出现分层的情况，不能够彻底降解，影响效率的同时影响产品品质。中国专利CN102492664B公开了一种应用复合酶制备壳寡糖的方法，该方法包括在壳聚糖的反应缓冲液中加入复合酶，使得复合酶与壳聚糖的质量比为1-20∶100，最终制备得到的壳寡糖分子量分布均匀，产率高。但该发明中壳寡糖的平均分子量主要在1000-5000范围内的比例较高，整体而言，相对分子量仍较大。

针对现有的壳寡糖制备方法存在的分子量高、含量低等问题，亟需寻找一种分子量分布窄、含量高的壳寡糖，进而可将其更有效地应用于肥料、饲料以及农药等领域中。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种壳寡糖的制备方法，该制备方法通过优化酶的种类、加入量以及加入时间等，从而能够快速有效地得到一种分子量分布窄、含量高的壳寡糖，进而将其添加至肥料中，促进提高农作物产量、改善农作物品质。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种壳寡糖的制备方法，包括以下步骤：

(1)壳聚糖胶体化：将壳聚糖溶于酸溶液，得到胶体壳聚糖，加热；

(2)酶解：向胶体壳聚糖中加入复合酶A，升温搅拌后加入复合酶B，恒温搅拌，再次升温后加入壳聚糖酶，继续搅拌得到壳聚糖酶解液；

(3)分离：将壳聚糖酶解液经离心、膜浓缩后，即得壳寡糖。

进一步地，步骤(1)中所述胶体壳聚糖的质量分数为5-10％。

进一步地，步骤(1)中所述加热优选为水浴加热，加热的温度为40-48℃。

进一步地，步骤(2)中所述升温的温度为50-52℃，所述再次升温的温度为53-55℃。

进一步地，步骤(1)中所述酸溶液为醋酸和/或盐酸。

进一步地，步骤(2)中所述复合酶A占胶体壳聚糖重量的0.1-0.2％，所述复合酶B占胶体壳聚糖重量的0.08-0.3％；所述壳聚糖酶的加入量占胶体壳聚糖重量的0.1％。

优选地，步骤(2)中所述复合酶A占胶体壳聚糖重量的0.15％，所述复合酶B占胶体壳聚糖重量的0.2％；所述壳聚糖酶的加入量占胶体壳聚糖重量的0.1％。

进一步地，所述复合酶A包括壳聚糖酶和菠萝蛋白酶，所述复合酶B包括壳聚糖酶和脂肪酶。

进一步地，所述复合酶A中壳聚糖酶和菠萝蛋白酶的重量比为2-5:1。优选为3:1。

进一步地，所述复合酶B中壳聚糖酶和脂肪酶的重量比为5-8:2-3。优选为3:1。

进一步地，步骤(2)中所述升温搅拌的时间为2-3min，所述恒温搅拌的时间为30-40min，所述继续搅拌的时间为10-20min。

优选地，步骤(2)中所述升温搅拌的时间为2.5min，所述恒温搅拌的时间为36min，所述继续搅拌的时间为18min。

本发明还提供了上述制备方法制备得到的壳寡糖。

本发明所取得的技术效果是：

本发明的制备方法通过优化酶类型以及含量，尤其本发明中特殊壳聚糖酶(该酶活性高、添加量少、作用温和且迅速)的加入，同时优化加入各类酶加入的时间，利用程序升温搅拌进而影响到酶活，能够进一步促进壳聚糖的酶解反应，进而获得一种平均分子量分布窄而壳寡糖含量占比高的产品，使得该产品能够实现其在饲料、农药、肥料中的广泛应用。本发明中的壳寡糖应用在高效生物肥料中，能够有效提高农作物产量、改善农作物品质，尤其对于果蔬而言，能够有效提高株高、单株鲜重以及V

具体实施方式

值得说明的是，本发明中使用的壳聚糖酶CGMCCNo.7187由鲁东大学提供(具体详见中国专利CN108998435A)，其余原料(包括菠萝蛋白酶和脂肪酶在内)均为普通市售产品，因此对其来源不做具体限定。

实施例1

一种壳寡糖的制备方法，包括以下步骤：

(1)壳聚糖胶体化：将壳聚糖溶于醋酸溶液，得到质量分数为5％的胶体壳聚糖，水浴加热，加热温度为40℃；

(2)酶解：向胶体壳聚糖中加入复合酶A，升温至50℃搅拌3min后加入复合酶B，恒温搅拌30min，再次升温至53℃后加入壳聚糖酶，继续搅拌20min得到壳聚糖酶解液；其中，复合酶A占胶体壳聚糖重量的0.1％，复合酶B占胶体壳聚糖重量的0.3％；壳聚糖酶的加入量占胶体壳聚糖重量的0.1％；复合酶A为重量比为2:1的壳聚糖酶和菠萝蛋白酶，复合酶B为重量比为5:2的壳聚糖酶和脂肪酶；

(3)分离：将壳聚糖酶解液经离心、膜浓缩后，即得壳寡糖。

实施例2

一种壳寡糖的制备方法，包括以下步骤：

(1)壳聚糖胶体化：将壳聚糖溶于醋酸溶液，得到质量分数为10％的胶体壳聚糖，水浴加热，加热温度为48℃；

(2)酶解：向胶体壳聚糖中加入复合酶A，升温至52℃搅拌2min后加入复合酶B，恒温搅拌40min，再次升温至55℃后加入壳聚糖酶，继续搅拌10min得到壳聚糖酶解液；其中，复合酶A占胶体壳聚糖重量的0.2％，复合酶B占胶体壳聚糖重量的0.08％；壳聚糖酶的加入量占胶体壳聚糖重量的0.1％；复合酶A为重量比为5:1的壳聚糖酶和菠萝蛋白酶，复合酶B为重量比为8:3的壳聚糖酶和脂肪酶；

(3)分离：将壳聚糖酶解液经离心、膜浓缩后，即得壳寡糖。

实施例3

一种壳寡糖的制备方法，包括以下步骤：

(1)壳聚糖胶体化：将壳聚糖溶于醋酸溶液，得到质量分数为8％的胶体壳聚糖，水浴加热，加热温度为45℃；

(2)酶解：向胶体壳聚糖中加入复合酶A，升温至51℃搅拌2.5min后加入复合酶B，恒温搅拌36min，再次升温至54℃后加入壳聚糖酶，继续搅拌18min得到壳聚糖酶解液；其中，复合酶A占胶体壳聚糖重量的0.15％，复合酶B占胶体壳聚糖重量的0.2％；壳聚糖酶的加入量占胶体壳聚糖重量的0.1％；复合酶A为重量比为3:1的壳聚糖酶和菠萝蛋白酶，复合酶B为重量比为3:1的壳聚糖酶和脂肪酶；

(3)分离：将壳聚糖酶解液经离心、膜浓缩后，即得壳寡糖。

对比例1

与实施例1的区别仅在于，步骤(2)中复合酶A占胶体壳聚糖重量的0.08％，复合酶B占胶体壳聚糖重量的0.32％(复合蛋白酶中相对应酶的重量比与实施例3一致)。

对比例2

与实施例1的区别仅在于，复合酶A中壳聚糖酶和菠萝蛋白酶的重量比为1:1(二者的总重量与实施例1一致)，复合酶B中壳聚糖酶和脂肪酶的重量比为9:1(二者的总重量与实施例1一致)。

对比例3

与实施例1的区别仅在于，步骤(2)具体为：向胶体壳聚糖中加入复合酶A、复合酶B和壳聚糖酶的混合物(各自的加入量与实施例1一致)，升温至54℃搅拌53min(即3min+30min+20min)，得到壳聚糖酶解液。

对比例4

与实施例1的区别仅在于，不加入菠萝蛋白酶和脂肪酶。

一、壳寡糖性质检测试验

将各实例中得到的壳寡糖干燥得到粉剂壳寡糖，检测该壳寡糖的平均分子量以及含量情况，其中，平均分子量以及分子量的检测依据QB/T 5503-2020进行；将结果统计至表1。

表1

由表1可知，本发明中各实施例中壳寡糖的平均分子量整体分布较窄，分子量在340和1610之间的占87.6％以上，而相比较而言，对比例中的分子量分布情况则较宽，其效果难以保证。

二、壳寡糖的肥效试验

肥料组设计：基础肥料为烟台泓源生物肥料有限公司生产的黑白马大量元素20-10-20稀释200倍、好多鱼稀释100倍随水冲施，每盆400mL；以基础肥料施加组为对照组，在基础肥料中加入不同实例中的壳寡糖，使壳寡糖的加入量占肥料总重量的0.5％，分别作为不同实例组。

试验方法：将油菜育苗后移栽，随机分为8组，每组约50株，移栽后第5日喷施不同组肥料(使用量依每亩40kg计算)，此后每隔7日喷施一次，共计三次后，第35日统计各组油菜平均株高、平均单株鲜重以及油菜中V

表2

由表2可知，相比于基础肥料的对照组而言，本发明中的各实施例组中的油菜的平均株高、平均单株鲜重以及V

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。