專利名稱：一種制備低分子量甲殼胺的方法及膜式酶生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低分子量甲殼胺的制備方法，特別是涉及一種用膜式酶生物反應(yīng)器制備低分子量甲殼胺的方法。
低分子量甲殼胺用途廣泛，在醫(yī)藥方面可作藥物緩釋劑、人造皮膚、手術(shù)縫合線；在食品方面可作保水劑、增稠劑，并且還具有保肝的功能活性因子的特征；在農(nóng)業(yè)方面可作植物促生長(zhǎng)劑、家禽家畜的抗菌消炎劑等；化學(xué)工業(yè)中用量最大的是化妝品，對(duì)皮膚和頭發(fā)等有良好的保護(hù)作用。低分子量甲殼胺是由甲殼胺經(jīng)降解獲得的一種海洋生物多糖類化合物。在現(xiàn)有技術(shù)中，低分子甲殼胺的制備有化學(xué)降解法和酶降解法兩大類別。化學(xué)法條件強(qiáng)烈，產(chǎn)物不易控制，后處理繁瑣，甚至還會(huì)引起某些結(jié)構(gòu)上的變化。酶法分為專一性降解酶法和非專一性降解酶法，是近年來開始受到重視的一種新方法，專一性降解酶法反應(yīng)條件溫和，后處理簡(jiǎn)便，污染輕，可以獲得聚合度相對(duì)集中的產(chǎn)物。但專一性降解酶的提取、分離和純化是極其困難的。目前工業(yè)化生產(chǎn)低分子甲殼胺使用專一性降解酶有很大的難度。非專一性甲殼胺降解酶是指對(duì)甲殼胺有降解作用的蛋白酶、糖酶、脂酶等，如纖維素酶、果膠酶、木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、胃蛋白酶、脂肪酶等。當(dāng)然僅用非專一性酶制備甲殼胺，而不采取其它輔助方法也是不可取的，存在著成本高、雜質(zhì)多的缺陷。
本發(fā)明的目的是提供一種制備低分子量甲殼胺的方法及所用的膜式酶生物反應(yīng)器，以彌補(bǔ)現(xiàn)有方法的上述不足。
一種制備低分子量甲殼胺的方法，包括將酶和甲殼胺放到反應(yīng)器中，加入緩沖溶液控制反應(yīng)物的pH，酶解一定時(shí)間后，連續(xù)補(bǔ)加底物和酶再繼續(xù)酶解，并讓反應(yīng)液通過超濾膜超濾進(jìn)行分子量分級(jí)，將所得的濾過液脫鹽純化，濃縮，冷凍干燥，其特征在于所用的酶為木瓜蛋白酶、纖維素酶和果膠酶組合成的非專一性復(fù)合酶。
一種制備低分子量甲殼胺所用的膜式酶生物反應(yīng)器，包括一個(gè)普通生物反應(yīng)器和一個(gè)超濾器，其特征在于該普通反應(yīng)器通過閥門以及閥門和泵分別與超濾器酶解液的進(jìn)口和出口連通。
本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)是1.可根據(jù)酶解時(shí)間的不同控制分子量的分布，目標(biāo)分子量集中。2.產(chǎn)物中雜質(zhì)少，純化過程簡(jiǎn)便。3.選擇了商品酶進(jìn)行復(fù)合使用，大大降低了成本，采用膜式酶生物反應(yīng)器也適宜于工業(yè)化生產(chǎn)，工藝簡(jiǎn)單，耗能低，操作簡(jiǎn)便，延長(zhǎng)了酶的半衰期，可以使生產(chǎn)操作連續(xù)進(jìn)行。
下面通過實(shí)施例說明本發(fā)明。
附圖
為膜式酶生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
實(shí)施例1 將木瓜蛋白酶、纖維素酶和果膠酶按3∶2∶2重量比組合成非專一性復(fù)合酶20g，按甲殼胺和復(fù)合酶1∶0.2的比例把它們加入到普通反應(yīng)器1中，該反應(yīng)器1有容器、加熱和攪拌裝置(圖中未畫出)。甲殼胺溶液的重量百分濃度為1.0％，即加10kg甲殼胺溶液，再加入NaAc-Hac制成緩沖體系，使pH為4.5，在40℃下進(jìn)行甲殼胺酶解，再通過與反應(yīng)器連接的泵3，把包括酶解產(chǎn)物在內(nèi)的反應(yīng)物送入超濾器4，并從該超濾器4的一個(gè)出口及閥門5回到反應(yīng)器1中。超濾器4的濾膜6截留分子量大于6000的甲殼胺分子。超濾過程中通過閥門8連續(xù)補(bǔ)加底物和酶，反應(yīng)器1通過閥門5、閥門2和泵3分別與超濾器4的進(jìn)口和出口連通的裝置稱為膜式酶生物反應(yīng)器。穿過濾膜6含有分子量小于6000的甲殼胺的濾液從超濾器4的另一出口和閥門7流出。穿過濾膜6的濾液可通過閥門7進(jìn)入另一膜式酶生物反應(yīng)器中進(jìn)一步降解和超濾。這后一膜式酶生物反應(yīng)器與前者的差別僅在于它的濾膜截留分子量為2000的甲殼胺分子。再使用第三個(gè)膜式酶生物反應(yīng)器，它的濾膜截留分子量大于600的甲殼胺分子，連續(xù)操作設(shè)定時(shí)間后得到分子量600～2000的低分子量甲殼胺，占原料重的27.1％；2000～6000的占原料重的24.4％；6000以上的占原料重的36.0％，三部分相加共占87％。
實(shí)施例2 只用一個(gè)膜式酶生物反應(yīng)器，它的濾膜截留甲殼胺的分子量為10000，其它的實(shí)驗(yàn)條件不變，在反應(yīng)器1中降解甲殼胺設(shè)定時(shí)間后，再打開閥門2，5，7和泵3進(jìn)行超濾，得到分子量小于10000的甲殼胺占原料重的90％。
各實(shí)施例中所述的非專一性復(fù)合酶，其各組分蛋白酶、纖維素酶、果膠酶的重量百分?jǐn)?shù)分別為40-47、25-31、25-31。投料時(shí)，甲殼胺與非專一性復(fù)合酶的重量比例為1∶0.10-0.30。所述的酶解溫度為38-45℃。
權(quán)利要求
1.一種制備低分子量甲殼胺的方法，包括將酶和甲殼胺放到反應(yīng)器中，加入緩沖溶液控制反應(yīng)物的pH，連續(xù)補(bǔ)加底物和酶，讓反應(yīng)液通過超濾膜超濾進(jìn)行分子量分級(jí)，將所得的溶液脫鹽純化，濃縮，冷凍干燥，其特征在于所用的酶為木瓜蛋白酶、纖維素酶和果膠酶組合成的非專一性復(fù)合酶。
2.一種制備低分子量甲殼胺所用的膜式酶生物反應(yīng)器，包括一個(gè)普通生物反應(yīng)器(1)和一超濾器(4)，其特征在于該普通反應(yīng)器(1)通過閥門(5)以及閥門(2)和泵(3)分別與超濾器(4)酶解液的進(jìn)口和出口連通。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的非專一性復(fù)合酶，其各組分蛋白酶、纖維素酶、果膠酶的重量百分?jǐn)?shù)分別為40-47、25-31、25-31。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的甲殼胺與非專一性復(fù)合酶的重量比例為1∶0.1-0.3。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的酶解溫度為38-45℃。
全文摘要
一種制備低分子量甲殼胺的方法,包括將酶和甲殼胺放到生物反應(yīng)器中,并加入緩沖溶液控制反應(yīng)物的pH,酶解一定時(shí)間后,連續(xù)補(bǔ)加底物和酶再繼續(xù)酶解,然后用超濾器對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行分子量分級(jí),將所得的溶液脫鹽純化,濃縮,冷凍干燥,所用的酶為木瓜蛋白酶、纖維素酶和果膠酶組合成的非專一性復(fù)合酶。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可根據(jù)酶解時(shí)間的不同控制分子量分布。產(chǎn)物中雜質(zhì)少,易純化,工藝簡(jiǎn)單,耗能少,操作簡(jiǎn)便,酶的半衰期長(zhǎng),成本低。
文檔編號(hào)C12M1/00GK1339605SQ00111299
公開日2002年3月13日 申請(qǐng)日期2000年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月21日
發(fā)明者林洪, 薛長(zhǎng)湖, 葉眉, 李兆杰, 王海英 申請(qǐng)人:青島海洋大學(xué)