一种酶法生产的氨基葡萄糖及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种酶法生产的氨基葡萄糖及其制备方法，所述酶法生产的氨基葡萄糖是以壳聚糖为底物，加入水和冰醋酸形成胶体，再加入壳聚糖内切酶和壳聚糖外切酶酶解，酶解完成后除去蛋白，然后干燥该酶解液获得氨基葡萄糖，该氨基葡萄糖为氨基单糖。所述制备方法步骤包括：A、将壳聚糖加水定容，B、加入冰醋酸混合均匀，C、加热，D、加入壳聚糖内切酶和壳聚糖外切酶，E、保温酶解，F、除去酶获得酶解液，G、将酶解液干燥。本发明优点是：氨基葡萄糖为氨基单糖，有利于人体吸收，无副作用；用生物酶作为催化剂，生产成本大大降低；生产工序简单，产品质量稳定；生产周期短，能耗少；酶解液无有害物质，产品绿色环保，无环境污染。
【专利说明】一种酶法生产的氨基葡萄糖及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种酶法生产的氨基葡萄糖及其制备方法，属单糖生产【技术领域】。
【背景技术】
[0002]氨基葡萄糖是一种天然的氨基单糖，是糖胺多糖(粘多糖)的前体，而后者是关节软骨的主要成分，所以氨基葡萄糖常被用于骨关节炎的辅助治疗。补充氨基葡萄糖可能可以帮助重建软骨并治疗关节炎。
[0003]目前，氨基葡萄糖主要是以浓盐酸在高温下水解壳聚糖进行生产，该方法以壳聚糖为原料，采用2~3倍的盐酸作为水解剂，3~5小时85~95°C高温水解。此方法的缺点有许多，例如:I)产物是氨基葡萄糖盐酸盐，而非氨基葡萄糖单体；2)生产周期长；3)高浓度的盐酸会在一定程度上破坏产品；4)水解条件比较剧烈，需要消耗大量的能源；5)残留的盐酸不仅对人体有害，还会对设备，环境造成危害。虽然有人致力于改变这个生产方法，例如在加盐酸的时候加入0.5%~2%的草酸，但其没有从实质上改变这种生产方法，缺点依然很突出。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种酶法生产的氨基葡萄糖及其制备方法，该氨基葡萄糖为氨基单糖，有利于人体吸收，无副作用，整个反应过程都是在模拟还原生物体内的反应，因此无任何副产物产生，也无有毒物质积累；制备中无需添加强酸，少量冰醋酸对人体无害；用生物酶作为催化剂，生产成本大大降低；生产工序简单，产品质量稳定；生产周期短，能耗少；酶解液无有害物质，产品绿色环保，无环境污染。
[0005]本发明酶法生产的氨基葡萄糖的技术方案是:它是以壳聚糖为底物，加入水和冰醋酸形成胶体，再加入壳聚糖内切酶和壳聚糖外切酶酶解，酶解完成后除去蛋白，然后干燥该酶解液获得氨基葡萄糖，该氨基葡萄糖为氨基单糖。
[0006]本发明酶法生产的氨基葡萄糖制备方法技术方案，所述方法步骤包括:
A、将壳聚糖放入反应器中，边搅拌边加入水，定容至一定浓度；
B、溶胀后边搅拌边加入冰醋酸使其形成一定PH值的均匀胶体；
C、形成均匀胶体后，加热反应器到合适温度；
D、在反应器中加入壳聚糖内切酶和壳聚糖外切酶；
E、保持合适温度一定时间，直到酶解充分；
F、酶解充分后，除去酶，并且获得酶解液；
G、将酶解液进行干燥，获得氨基葡萄糖。
[0007]在上述方案基础上进一步的技术方案是:
第一个进一步的技术方案，所述酶法生产的氨基葡萄糖制备方法，其步骤是:
A、取壳聚糖放置于反应器中，以100~800rpm的搅拌速度边搅拌边加入水，使壳聚糖溶胀，并使壳聚糖浓度为0.5%~30% ；B、溶胀充分后，以100~800rpm的搅拌速度边搅拌边加入冰醋酸，冰醋酸与壳聚糖的比值V/W为0.1~1，搅拌至壳聚糖形成均匀的胶体，最终使PH〈7 ；
C、形成均匀胶体后，加热反应器至温度为30~60°C;
D、再加入壳聚糖内切糖和壳聚糖外切酶，壳聚糖内切糖与壳聚糖的比值U/kg为0.3 X IO4~3 X IO4 ；壳聚糖外切酶与壳聚糖的比值U/kg为I X IO4~5 X IO4 ;壳聚糖内切糖与壳聚糖外切酶的加入比值为0.06~3 ;
E、加酶后保持温度30~60°C，经2~5小时使反应充分，使其单糖得率在70%~90%之间；
F、反应完成后，将反应器温度上升至80~100°C，保持5~lOmin，使酶解液中的酶蛋白变性析出，再对酶解液进行离心，除去变性酶蛋白和反应残渣并获得酶解液；
G、将酶解液喷雾干燥，获得粉状氨基葡萄糖。
[0008]第二个进一步的技术方案，酶法生产的所述氨基葡萄糖制备方法，其步骤是:
A、取100g的壳聚糖放置于反应器中，以100~800rpm的搅拌速度边搅拌边加入水,使壳聚糖溶胀，并使壳聚糖浓度为0.5% ；
B、溶胀充分后，以100~800rpm的搅拌速度边搅拌边加入冰醋酸，冰醋酸与壳聚糖的比值V/W为0.2，搅拌至壳聚糖形成均匀的胶体，最终使PH〈7 ；
C、形成均匀胶体后，加热反应器至温度为50°C；
D、再加入壳聚糖内切糖和壳聚糖外切酶，壳聚糖内切糖与壳聚糖的比值U/kg为2X IO4 ;壳聚糖外切酶与壳聚`糖的比值U/kg为5X104 ;壳聚糖内切糖与壳聚糖外切酶的加入比值为0.4 ;
E、加酶后保持温度50°C，经4小时使反应充分，使其单糖得率在85%±5%；
F、反应完成后，将反应器温度上升至90°C，保持7min，使酶解液中的酶蛋白变性析出，再对酶解液进行离心，除去变性酶蛋白和反应残渣并获得酶解液；
G、将酶解液喷雾干燥，获得粉状氨基葡萄糖。
[0009]第三个进一步的技术方案，所述氨基葡萄糖制备方法，其步骤是:
A、取Ikg的壳聚糖放置于反应器中，以100~800rpm的搅拌速度边搅拌边加入水,使壳聚糖溶胀，并使壳聚糖浓度为I % ;
B、溶胀充分后，以100~800rpm的搅拌速度边搅拌边加入冰醋酸，冰醋酸与壳聚糖的比值V/W为0.25，搅拌至壳聚糖形成均匀的胶体，最终使PH〈7 ；
C、形成均匀胶体后，加热反应器至温度为60°C；
D、再加入壳聚糖内切糖和壳聚糖外切酶，壳聚糖内切糖与壳聚糖的比值U/kg为3X IO4 ;壳聚糖外切酶与壳聚糖的比值U/kg为3X IO4 ;壳聚糖内切糖与壳聚糖外切酶的加入比值为I ;
E、加酶后保持温度50°C，经4小时使反应充分，使其单糖得率在80%±5%；
F、反应完成后，将反应器温度上升至85°C，保持lOmin，使酶解液中的酶蛋白变性析出，再对酶解液进行离心，除去变性酶蛋白和反应残渣并获得酶解液；
G、将酶解液喷雾干燥，获得粉状氨基葡萄糖。
[0010]第四个进一步的技术方案，所述酶法生产的氨基葡萄糖制备方法，其步骤是:
A、取2kg的壳聚糖放置于反应器中，以800rpm的搅拌速度边搅拌边加入水，使壳聚糖溶胀，并使壳聚糖浓度为25 % ；
B、溶胀充分后，以SOOrpm的搅拌速度边搅拌边加入冰醋酸，冰醋酸与壳聚糖的比值V/W为0.8，搅拌至壳聚糖形成均匀的胶体，最终使PH〈7 ；
C、形成均匀胶体后，加热反应器至温度为50°C；
D、再加入壳聚糖内切糖和壳聚糖外切酶，壳聚糖内切糖与壳聚糖的比值U/kg为3X IO4 ;壳聚糖外切酶与壳聚糖的比值U/kg为4X IO4 ;壳聚糖内切糖与壳聚糖外切酶的加入比值为0.75。
[0011]E、加酶后保持温度50°C，经4小时使反应充分，使其单糖得率在75%±5% ；
F、反应完成后，将反应器温度上升至80°C，保持lOmin，使酶解液中的酶蛋白变性析出，再对酶解液进行离心，除去变性酶蛋白和反应残渣并获得酶解液；
G、将酶解液喷雾干燥，获得粉状氨基葡萄糖。
[0012]本发明酶法生产的氨基葡萄糖及其制备方法的突出的特点和显著的积极效果是:1、水解迅速；2、水解效率高；3、得到的氨基葡萄糖为单体糖，有利于人体吸收，无副产物吸收；4、生产周期短，酶解液无有害物质，不涉及有害物质的回收去除，后续处理比较简单；5、无需添加强酸，只需添加少量冰醋酸作为壳聚糖的溶剂，冰醋酸是食醋的主要成分，对人体无害；6、用生物酶作为催化剂，生产成本大大降低；7、水解条件温和，酶解反应过程接近生物体内环境，能耗少；8、生产工序简单稳定，重复性高，产品破坏少；9、产品绿色环保，整个反应过程都是在模拟还原生物体内的反应，因此无任何副产物产生，也无有毒物质积累。
【具体实施方式】
[0013]结合实施例对本发明作进一步说明如下:
实施例1:是本发明酶法生产的氨基葡萄糖的基本实施例。所述酶法生产的氨基葡萄糖，它是以壳聚糖为底物，加入水和冰醋酸形成胶体，再加入壳聚糖内切酶和壳聚糖外切酶酶解，酶解完成后除去蛋白，然后干燥该酶解液获得氨基葡萄糖常规形态产品，该氨基葡萄糖为氨基单糖；所述常规形态产品为粉状，也可再进行加工为颗粒状或片状。
[0014]实施例2:是本发明酶法生产的氨基葡萄糖制备方法基本实施例。所述方法步骤包括:
A、将壳聚糖放入反应器中，边搅拌边加入水，定容至一定浓度；
B、溶胀后边搅拌边加入冰醋酸使其形成一定PH值的均匀胶体；
C、形成均匀胶体后，加热反应器到合适温度；
D、在反应器中加入壳聚糖内切酶和壳聚糖外切酶；
E、保持合适温度一定时间，直到酶解充分；
F、酶解充分后，除去酶，并且获得酶解液；
G、将酶解液进行干燥，获得氨基葡萄糖。
[0015]实施例3:是本发明酶法生产的氨基葡萄糖制备方法优选的实施例。所述酶法生产的氨基葡萄糖制备方法，其步骤是:A、取壳聚糖放置于反应器中，以100~SOOrpm的搅拌速度边搅拌边加入水，使壳聚糖溶胀，并使壳聚糖浓度为0.5%~30% ;B、溶胀充分后，以100~800rpm的搅拌速度边搅拌边加入冰醋酸，冰醋酸与壳聚糖的比值V/W为0.1~1，搅拌至壳聚糖形成均匀的胶体，最终使PH〈7 ;C、形成均匀胶体后，加热反应器至温度为30~60°C;D、再加入壳聚糖内切糖和壳聚糖外切酶，壳聚糖内切糖与壳聚糖的比值U/kg为
0.3 X IO4~3 X IO4 ;壳聚糖外切酶与壳聚糖的比值U/kg为I X IO4~5 X IO4 ;壳聚糖内切糖与壳聚糖外切酶的加入比值为0.06~5 ;E、加酶后保持温度30~60°C，经2~5小时使反应充分，使其单糖得率在70%~90%之间；F、反应完成后，将反应器温度上升至80~100°C，保持5~lOmin，使酶解液中的酶蛋白变性析出，再对酶解液进行离心，除去变性酶蛋白和反应残渣并获得酶解液；G、将酶解液喷雾干燥，获得粉状氨基葡萄糖。
[0016]实施例4:是本发明酶法生产的氨基葡萄糖制备方法又一个优选的实施例。所述酶法生产的所述氨基葡萄糖制备方法，其步骤是:A、取100g的壳聚糖放置于反应器中，以100~800rpm的搅拌速度边搅拌边加入水，使壳聚糖溶胀，并使壳聚糖浓度为0.5% ;B、溶胀充分后，以100~800rpm的搅拌速度边搅拌边加入冰醋酸，冰醋酸与壳聚糖的比值V/W为0.2，搅拌至壳聚糖形成均匀的胶体，最终使PH〈7 ;C、形成均匀胶体后，加热反应器至温度为50°C;D、再加入壳聚糖内切糖和壳聚糖外切酶，壳聚糖内切糖与壳聚糖的比值U/kg为2X IO4 ;壳聚糖外切酶与壳聚糖的比值U/kg为5X104 ;壳聚糖内切糖与壳聚糖外切酶的加入比值为0.4 ;E、加酶后保持温度50°C，经4小时使反应充分，使其单糖得率在85%±5% ;F、反应完成后，将反应器温度上升至90°C，保持7min，使酶解液中的酶蛋白变性析出，再对酶解液进行离心，除去变性酶蛋白和反应残渣并获得酶解液；G、将酶解液喷雾干燥，获得粉状氨基葡萄糖。
[0017]实施例5:是本发明酶法生产的氨基葡萄糖制备方法又一个优选的实施例。所述酶法生产的所述氨基葡萄糖制备方法，其步骤是:A、取Ikg的壳聚糖放置于反应器中，以100~800rpm的搅拌速度边搅拌边加入水，使壳聚糖溶胀，并使壳聚糖浓度为I % ;B、溶胀充分后，以100~800rpm的搅拌速度边搅拌边加入冰醋酸，冰醋酸与壳聚糖的比值V/W为
0.25，搅拌至壳聚糖形成均匀的胶体，最终使PH〈7 ;C、形成均匀胶体后，加热反应器至温度为60°C ;D、再加入壳聚糖内切糖和壳聚糖外切酶，壳聚糖内切糖与壳聚糖的比值U/kg为3X IO4 ;壳聚糖外切酶与壳聚糖的比值U/kg为3X IO4 ;壳聚糖内切糖与壳聚糖外切酶的加入比值为I ;E、加酶后保持温度50`°C，经4小时使反应充分，使其单糖得率在80%±5% ;F、反应完成后，将反应器温度上升至85°C，保持lOmin，使酶解液中的酶蛋白变性析出，再对酶解液进行离心，除去变性酶蛋白和反应残渣并获得酶解液；G、将酶解液喷雾干燥，获得粉状氨基葡萄糖。
[0018]实施例6:是本发明酶法生产的氨基葡萄糖制备方法又一个优选的实施例。所述酶法生产的所述氨基葡萄糖制备方法，其步骤是:A、取2kg的壳聚糖放置于反应器中，以800rpm的搅拌速度边搅拌边加入水，使壳聚糖溶胀，并使壳聚糖浓度为25 % ;B、溶胀充分后，以800rpm的搅拌速度边搅拌边加入冰醋酸，冰醋酸与壳聚糖的比值V/W为0.8，搅拌至壳聚糖形成均匀的胶体，最终使PH〈7 ;C、形成均匀胶体后，加热反应器至温度为50°C ;D、再加入壳聚糖内切糖和壳聚糖外切酶，壳聚糖内切糖与壳聚糖的比值U/kg为3X104 ;壳聚糖外切酶与壳聚糖的比值U/kg为4X IO4 ;壳聚糖内切糖与壳聚糖外切酶的加入比值为0.75。
E、加酶后保持温度50°C，经4小时使反应充分，使其单糖得率在75%±5% ； F、反应完成后，将反应器温度上升至80°C，保持lOmin，使酶解液中的酶蛋白变性析出，再对酶解液进行离心，除去变性酶蛋白和反应残渣并获得酶解液；G、将酶解液喷雾干燥，获得粉状氨基葡萄糖。
[0019]本发明的权利 要求保护范围不限于上述实施例。
【权利要求】
1.一种酶法生产的氨基葡萄糖，其特征是，以壳聚糖为底物，加入水和冰醋酸形成胶体，再加入壳聚糖内切酶和壳聚糖外切酶酶解，酶解完成后除去蛋白，然后干燥该酶解液获得氨基葡萄糖，该氨基葡萄糖为氨基单糖。
2.—种权利要求1所述的氨基葡萄糖制备方法，其特征是，包括下述步骤: A、将壳聚糖放入反应器中，边搅拌边加入水，定容至一定浓度； B、溶胀后边搅拌边加入冰醋酸使其形成一定PH值的均匀胶体； C、形成均匀胶体后，加热反应器到合适温度； D、在反应器中加入壳聚糖内切酶和壳聚糖外切酶； E、保持合适温度一定时间，直到酶解充分； F、酶解充分后，除去酶，并且获得酶解液； G、将酶解液进行干燥，获得氨基葡萄糖。
3.根据权利要求2所述氨基葡萄糖制备方法，其特征是，步骤为: A、取壳聚糖放置于反应器中，以100~800rpm的搅拌速度边搅拌边加入水，使壳聚糖溶胀，并使壳聚糖浓度为0.5%~30% ； B、溶胀充分后，以100~800rpm的搅拌速度边搅拌边加入冰醋酸，冰醋酸与壳聚糖的比值V/W为0.1~1，搅拌至壳聚糖形成均匀的胶体，最终使PH〈7 ；` C、形成均匀胶体后，加热反应器至温度为30~60°C; D、再加入壳聚糖内切糖和壳聚糖外切酶，壳聚糖内切糖与壳聚糖的比值U/kg为0.3 X IO4~3 X IO4 ；壳聚糖外切酶与壳聚糖的比值U/kg为I X IO4~5 X IO4 ;壳聚糖内切糖与壳聚糖外切酶的加入比值为0.06~3 ; E、加酶后保持温度30~60°C，经2~5小时使反应充分，使其单糖得率在70%~90%之间； F、反应完成后，将反应器温度上升至80~100°C，保持5~lOmin，使酶解液中的酶蛋白变性析出，再对酶解液进行离心，除去变性酶蛋白和反应残渣并获得酶解液； G、将酶解液喷雾干燥，获得粉状氨基葡萄糖。
4.根据权利要求2所述氨基葡萄糖制备方法，其特征是，步骤为: A、取100g的壳聚糖放置于反应器中，以100~800rpm的搅拌速度边搅拌边加入水,使壳聚糖溶胀，并使壳聚糖浓度为0.5% ； B、溶胀充分后，以100~800rpm的搅拌速度边搅拌边加入冰醋酸，冰醋酸与壳聚糖的比值V/W为0.2，搅拌至壳聚糖形成均匀的胶体，最终使PH〈7 ； C、形成均匀胶体后，加热反应器至温度为50°C； D、再加入壳聚糖内切糖和壳聚糖外切酶，壳聚糖内切糖与壳聚糖的比值U/kg为2X IO4 ;壳聚糖外切酶与壳聚糖的比值U/kg为5X104 ;壳聚糖内切糖与壳聚糖外切酶的加入比值为0.4 ; E、加酶后保持温度50°C，经4小时使反应充分，使其单糖得率在85%±5%； F、反应完成后，将反应器温度上升至90°C，保持7min，使酶解液中的酶蛋白变性析出，再对酶解液进行离心，除去变性酶蛋白和反应残渣并获得酶解液； G、将酶解液喷雾干燥，获得粉状氨基葡萄糖。
5.根据权利要求2所述氨基葡萄糖制备方法，其特征是，步骤为:A、取Ikg的壳聚糖放置于反应器中，以100~800rpm的搅拌速度边搅拌边加入水,使壳聚糖溶胀，并使壳聚糖浓度为I % ; B、溶胀充分后，以100~800rpm的搅拌速度边搅拌边加入冰醋酸，冰醋酸与壳聚糖的比值V/W为0.25，搅拌至壳聚糖形成均匀的胶体，最终使PH〈7 ； C、形成均匀胶体后，加热反应器至温度为60°C； D、再加入壳聚糖内切糖和壳聚糖外切酶，壳聚糖内切糖与壳聚糖的比值U/kg为3X IO4 ;壳聚糖外切酶与壳聚糖的比值U/kg为3X IO4 ;壳聚糖内切糖与壳聚糖外切酶的加入比值为I ; E、加酶后保持温度50°C，经4小时使反应充分，使其单糖得率在80%±5%； F、反应完成后，将反应器温度上升至85°C，保持lOmin，使酶解液中的酶蛋白变性析出，再对酶解液进行离心，除去变性酶蛋白和反应残渣并获得酶解液； G、将酶解液喷雾干燥，获得粉状氨基葡萄糖。
6.根据权利要求2所述氨基葡萄糖制备方法，其特征是，步骤为: A、取2kg的壳聚糖放置于反应器中，以800rpm的搅拌速度边搅拌边加入水，使壳聚糖溶胀，并使壳聚糖浓度为25 % ； B、溶胀充分后，以SOOrpm的搅拌速度边搅拌边加入冰醋酸，冰醋酸与壳聚糖的比值V/W为0.8，搅拌至壳聚糖形成均匀的胶体，最终使PH〈7 ； C、形成均匀胶体后，加热`反应器至温度为50°C； D、再加入壳聚糖内切糖和壳聚糖外切酶，壳聚糖内切糖与壳聚糖的比值U/kg为3X IO4 ;壳聚糖外切酶与壳聚糖的比值U/kg为4X IO4 ;壳聚糖内切糖与壳聚糖外切酶的加入比值为0.75 ； E、加酶后保持温度50°C，经4小时使反应充分，使其单糖得率在75%±5%； F、反应完成后，将反应器温度上升至80°C，保持lOmin，使酶解液中的酶蛋白变性析出，再对酶解液进行离心，除去变性酶蛋白和反应残渣并获得酶解液； G、将酶解液喷雾干燥，获得粉状氨基葡萄糖。
【文档编号】C12P19/26GK103865969SQ201410067600
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2014年2月27日
【发明者】彭楠, 梁运祥, 王林春 申请人:华中农业大学