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一种改性壳聚糖的生产方法

  • 专利类型:发明专利
  • 有效期:2020-06-19至2022-06-19
  • 发布日期:2020-07-16
  • 技术成熟度:详情咨询
交易价格: ¥23000万元
  • 法律状态核实
  • 签署交易协议
  • 代办官方过户
  • 交易成功

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  • 申请号 CN201310238862.3 
  • 公开号 CN103266153A 
  • 申请日 2013/06/17 
  • 公开日 2013/08/28 
  • 申请人 江西科技师范大学  
  • 优先权日期  
  • 发明人 刘仁荣 朱立鑫  
  • 主分类号 C12P19/26 
  • 申请人地址 330031 江西省南昌市昌北经济开发区枫林大道605号 
  • 分类号 C12P19/26 
  • 专利代理机构 南昌新天下专利商标代理有限公司 36115 
  • 当前专利状态 发明专利申请公布 
  • 代理人 施秀瑾 
  • 有效性 授权 
  • 法律状态 发明专利申请公布
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    项目简介

    本发明属于生物工程领域,涉及壳聚糖改性,本发明通过加入蛋白或多肽,加入谷氨酰胺转胺酶,调节pH,充分反应后,去除沉淀,脱盐,干燥进行改性。本发明技术方案生产的改性壳聚糖水溶性好,pH3-10不沉淀,粘度小,还保留壳聚糖原有强吸附性、抗菌性等功能,具有广阔的应用前景。

    展开
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    说明书

    技术领域
    本发明属于生物工程领域,尤其涉及一种改性壳聚糖的生产方法。技术背景壳聚糖(chitosan)是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的,化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。由于它的大分子结构中存在大量氨基而带有大量的正电荷,因而对带负电荷的各类有害物质具有强大的吸附作用。这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注,具有控制胆固醇、抑制细菌、预防和控制高血压 、吸附和排泄重金属、保持湿度、增强免疫等生理功效,在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。然而,壳聚糖只能溶于一些稀的无机酸或有机酸中,不能直接溶于水中,这在很大程度上限制了它的应用。为了解决这一问题,人们通过采用一系列方法,使壳聚糖能溶于水。如:①各种能溶于水的壳聚糖无机酸或有机酸酸盐,如壳聚糖盐酸盐、壳聚糖乳酸盐和壳聚糖柠檬酸盐等;②通过化学或生物的方法使壳聚糖降解为能溶于水的低分子量壳聚糖;③能溶于水的壳聚糖化学修饰物,如:羧甲基壳聚糖等;④通过化学反应对壳聚糖的酰化程度进行精确控制,控制其酰化度在50%~60%。但是,这些方法都存在一些缺陷,如壳聚糖无机酸或有机酸酸盐虽然溶于水,但在pH值大于6.2时会沉淀析出;低分子量壳聚糖的生理活性如抗菌性、吸附性等大大降低或消失;壳聚糖化学修饰物存在一定的安全性问题,同时其生理活性也存在改变或丧失;对壳聚糖的酰化程度进行精确控制不仅较难实现,在安全性和生理活性方面也存在同样问题。
    发明内容
    为了解决壳聚糖溶解性低,pH值大于6.2时会沉淀析出,粘度大等问题,本发明提供一种水溶性好,pH3-10不沉淀,粘度小,还保留壳聚糖原有强吸附性、抗菌性等功能的改性壳聚糖生产方法,具体技术方案如下:一种改性壳聚糖的生产方法,包含下列步骤:(1)取壳聚糖溶于有机酸或无机酸溶液中,调节pH4.0-6.2,(2)加入酰基供体,再加入谷氨酰胺转胺酶,25-85℃充分反应,调节pH6.2-7.0,过滤去除沉淀,脱盐,干燥;所述壳聚糖或壳聚糖无机酸盐:酰基供体:谷氨酰胺转胺酶质量比为=1:0.01-1:0.1;所述加入酰基供体为加入蛋白质或多肽利用其谷氨酰胺残基的γ-羧酰胺基作为酰基供体。所述无机酸或有机酸溶液为0.1-1mol/L的盐酸、乙酸、乳酸或柠檬酸;所述谷氨酰胺转胺酶为2000U/g。为了达到更好的效果:调节pH为6.2;所述酰基供体为明胶蛋白、大豆蛋白、酪蛋白、胶原蛋白、丝素蛋白、多肽中的一种或几种的混合物,优选为明胶蛋白;所述多肽优选为谷胱甘肽。所述壳聚糖:酰基供体:谷氨酰胺转胺酶质量比为1:0.2:0.1 。所述的脱盐采取透析或超滤脱盐;所述干燥为喷雾干燥或真空干燥。改性后的壳聚糖为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖的衍生物,pH3-10条件下能溶解。谷氨酰胺转氨(胺)酶,别名:转谷氨酰胺酶,英文名称:Glutamine trasaminase (TG),可来源于动物、植物和微生物,是一种催化蛋白质间(或内)酰基转移反应,其可催化蛋白质多肽发生分子内和分子间发生共价交联,从而改善蛋白质的结构和功能,对蛋白质的性质如:发泡性,乳化性,乳化稳定性,热稳定性、保水性和凝胶能力等效果显著,进而改善食品的风味、口感、质地和外观等, 在食品加工领域有广泛的应用,可应用于水产加工品、火腿、香肠、面类、豆腐等等。本发明涉及壳聚糖的生物改性,可使壳聚糖在保留原有吸附、絮凝、抗菌等功能的同时,可溶于水,且在pH值大于6.2时可不沉淀,其溶解性能在pH值大于6.2时比未改性的壳聚糖显著提高,并可降低壳聚糖的粘度,从而大大增强壳聚糖的适用范围。其基本原理是:利用谷氨酰胺转胺酶的转酰基功能,将含有谷氨酰胺或含有谷氨酰胺的各种物质(蛋白质、肽等)与壳聚糖的伯胺基通过酰胺键连接,从而达到壳聚糖的生物改性的目的。本发明技术方案进行壳聚糖生物改性具有如下有益效果:1、  改性后的壳聚糖水溶性好,pH 值在3.0-10.0之间可不沉淀,可使壳聚糖在保留原有吸附、絮凝、抗菌等功能的同时,适用范围更广,尤其适用于人体的生理环境;3、  可降低壳聚糖的粘度,从而大大增强壳聚糖的适用范围;4、  原料为使用食品级或医药级原料(TG酶、蛋白质和多肽等),具有生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等特性,安全性好;5、  酶促反应条件温和、反应效率高,环境友好型;6、通过本发明生产的改性壳聚糖,在保留壳聚糖原有生物活性的同时,由于具有水溶性和更宽的pH适用范围,并且更加安全可靠,尤其适用于人体的生理pH环境,其在医药卫生、保健治疗、食品加工、化工和生物工程等领域都有着具大的应用价值。
    具体实施方式
    实施例1 壳聚糖明胶蛋白的生物合成及应用壳聚糖明胶蛋白的生物合成:取壳聚糖100克,溶于0.1-1.0 M(mol/L下同)的盐酸中(或取100克壳聚糖盐酸盐,溶于水中),用0.1N的NaOH或0.1N 的NaHCO3调溶液的pH值到4.0-6.2,加入明胶蛋白1-100克(提前溶于水中),加入TG酶5克(2000 U/g),于25℃-85℃反应1-48小时,反应结束后,用0.1N的NaOH或0.1N 的NaHCO3调溶液的pH值到6.2-7.0,过滤去沉淀,透析或超滤脱盐后,喷雾干燥或真空干燥,即可得壳聚糖明胶蛋白。实施例2 取壳聚糖100克,溶于0.1-1.0 M的盐酸中(或取100克壳聚糖盐酸盐,溶于水中),用0.1N的NaOH或0.1N 的NaHCO3调节pH6.2。加入酰基供体明胶蛋白,再加入2000 U/g谷氨酰胺转胺酶,25-85℃充分反应,反应结束后,用0.1N的NaOH或0.1N 的NaHCO3调节pH6.2,过滤去除沉淀,脱盐,喷雾干燥或真空干燥;壳聚糖或壳聚糖无机酸盐:明胶蛋白:谷氨酰胺转胺酶质量比为=1:0.2:0.1。实施例3 壳聚糖胶原蛋白的生物合成及应用取壳聚糖100克,溶于0.1-1.0 M的盐酸中(或取100克壳聚糖盐酸盐,溶于水中),用0.1N的NaOH或0.1N 的NaHCO3调溶液的pH值到4.0-6.2,加入胶原蛋白1-100克(提前溶于水中),加入TG酶5克,于25℃-85℃反应1-48小时,反应结束后,用0.1N的NaOH或0.1N 的NaHCO3调溶液的pH值到6.2-7.0,过滤去沉淀,透析或超滤脱盐后,喷雾干燥或真空干燥,即可得壳聚糖胶原蛋白。实施例4 壳聚糖大豆蛋白的生物合成及应用取壳聚糖100克,溶于0.1-1.0 M的乙酸中(或取100克壳聚糖乙酸盐,溶于水中),用0.1N的NaOH或0.1N 的NaHCO3调溶液的pH值到4.0-6.2,加入大豆蛋白1-100克(提前溶于水中),加入TG酶15克,于25℃-85℃反应1-48小时,反应结束后,用0.1N的NaOH或0.1N 的NaHCO3调溶液的pH值到6.2-7.0,过滤去沉淀,透析或超滤脱盐后,喷雾干燥或真空干燥,即可得壳聚糖大豆蛋白。实施例5 壳聚糖酪蛋白的生物合成及应用取壳聚糖100克,溶于0.1-1.0 M的乳酸中(或取100克壳聚糖乳酸盐,溶于水中),用0.1N的NaOH或0.1N 的NaHCO3调溶液的pH值到4.0-6.2,加入酪蛋白1-100克(提前溶于水中),加入TG酶6克,于25℃-85℃反应1-48小时,反应结束后,用0.1N的NaOH或0.1N 的NaHCO3调溶液的pH值到6.2-7.0,过滤去沉淀,透析或超滤脱盐后,喷雾干燥或真空干燥,即可得壳聚糖酪蛋白。实施例6 壳聚糖谷胱甘肽的生物合成及应用取壳聚糖100克,溶于0.1-1.0 M的柠檬酸中(或取100克壳聚糖柠檬酸盐,溶于水中),用0.1N的NaOH或0.1N 的NaHCO3调溶液的pH值到4.0-6.2,加入谷胱甘肽0.1-20克(提前溶于水中),加入TG酶12克,于25℃-85℃反应1-48小时,反应结束后,用0.1N的NaOH或0.1N 的NaHCO3调溶液的pH值到6.2-7.0,过滤去沉淀,透析或超滤脱盐后,喷雾干燥或真空干燥,即可得壳聚糖谷胱甘肽。实施例7壳聚糖卵清蛋白的生物合成及应用取壳聚糖100克,溶于0.1-1.0 M的盐酸中(或取100克壳聚糖盐酸盐,溶于水中),用0.1N的NaOH或0.1N 的NaHCO3调溶液的pH值到4.0-6.2,加入卵清蛋白1-100克(提前溶于水中),加入TG酶5克,于25℃-85℃反应1-48小时,反应结束后,用0.1N的NaOH或0.1N 的NaHCO3调溶液的pH值到6.2-7.0,过滤去沉淀,透析或超滤脱盐后,喷雾干燥或真空干燥,即可得壳聚糖卵清蛋白。实施例8 壳聚糖丝素蛋白的生物合成及应用取壳聚糖100克,溶于0.1-1.0 M的盐酸中(或取100克壳聚糖盐酸盐,溶于水中),用0.1N的NaOH或0.1N 的NaHCO3调溶液的pH值到4.0-6.2,加入丝素蛋白1-100克(提前溶于水中),加入TG酶5克,于25℃-85℃反应1-48小时,反应结束后,用0.1N的NaOH或0.1N 的NaHCO3调溶液的pH值到6.2-7.0,过滤去沉淀,透析或超滤脱盐后,喷雾干燥或真空干燥,即可得壳聚糖丝素蛋白。实施例9 改性壳聚糖的性能比较试验取实施例1所得改性壳聚糖(壳聚糖明胶蛋白),对其抑菌率、粘度和pH大于6.2时溶解度等指标进行测试,即可改性前后的壳聚糖性能比较如下表:

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