一种制备低分子量甲壳胺的方法及膜式酶生物反应器

一种制备低分子量甲壳胺的方法,包括将酶和甲壳胺放到生物反应器中,并加入缓冲溶液控制反应物的pH,酶解一定时间后,连续补加底物和酶再继续酶解,然后用超滤器对反应液进行分子量分级,将所得的溶液脱盐纯化,浓缩,冷冻干燥,所用的酶为木瓜蛋白酶、纤维素酶和果胶酶组合成的非专一性复合酶。
本发明的优点是可根据酶解时间的不同控制分子量分布。
产物中杂质少,易纯化,工艺简单,耗能少,操作简便,酶的半衰期长,成本低。
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1.一种制备低分子量甲壳胺的方法，包括将酶和甲壳胺放到反应器中， 加入缓冲溶液控制反应物的pH，连续补加底物和酶，让反应液通过超滤膜超 滤进行分子量分级，将所得的溶液脱盐纯化，浓缩，冷冻干燥，其特征在于 所用的酶为木瓜蛋白酶、纤维素酶和果胶酶组合成的非专一性复合酶。

2.一种制备低分子量甲壳胺所用的膜式酶生物反应器，包括一个普通生 物反应器(1)和一超滤器(4)，其特征在于该普通反应器(1)通过阀门(5) 以及阀门(2)和泵(3)分别与超滤器(4)酶解液的进口和出口连通。

3.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的非专一性复合酶，其各组 分蛋白酶、纤维素酶、果胶酶的重量百分数分别为40-47、25-31、25-31。

4.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的甲壳胺与非专一性复合酶 的重量比例为1∶0.1-0.3。

5.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的酶解温度为38-45℃。
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本发明涉及一种低分子量甲壳胺的制备方法，特别是涉及一种用膜式酶 生物反应器制备低分子量甲壳胺的方法。
低分子量甲壳胺用途广泛，在医药方面可作药物缓释剂、人造皮肤、手术 缝合线；在食品方面可作保水剂、增稠剂，并且还具有保肝的功能活性因子 的特征；在农业方面可作植物促生长剂、家禽家畜的抗菌消炎剂等；化学工 业中用量最大的是化妆品，对皮肤和头发等有良好的保护作用。
低分子量甲 壳胺是由甲壳胺经降解获得的一种海洋生物多糖类化合物。
在现有技术中， 低分子甲壳胺的制备有化学降解法和酶降解法两大类别。
化学法条件强烈， 产物不易控制，后处理繁琐，甚至还会引起某些结构上的变化。
酶法分为专 一性降解酶法和非专一性降解酶法，是近年来开始受到重视的一种新方法， 专一性降解酶法反应条件温和，后处理简便，污染轻，可以获得聚合度相对 集中的产物。
但专一性降解酶的提取、分离和纯化是极其困难的。
目前工业 化生产低分子甲壳胺使用专一性降解酶有很大的难度。
非专一性甲壳胺降解 酶是指对甲壳胺有降解作用的蛋白酶、糖酶、脂酶等，如纤维素酶、果胶酶、 木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、胃蛋白酶、脂肪酶等。
当然仅用非专一性酶制备 甲壳胺，而不采取其它辅助方法也是不可取的，存在着成本高、杂质多的缺 陷。
本发明的目的是提供一种制备低分子量甲壳胺的方法及所用的膜式酶生 物反应器，以弥补现有方法的上述不足。
一种制备低分子量甲壳胺的方法，包括将酶和甲壳胺放到反应器中，加 入缓冲溶液控制反应物的pH，酶解一定时间后，连续补加底物和酶再继续酶 解，并让反应液通过超滤膜超滤进行分子量分级，将所得的滤过液脱盐纯化， 浓缩，冷冻干燥，其特征在于所用的酶为木瓜蛋白酶、纤维素酶和果胶酶组 合成的非专一性复合酶。
一种制备低分子量甲壳胺所用的膜式酶生物反应器，包括一个普通生物 反应器和一个超滤器，其特征在于该普通反应器通过阀门以及阀门和泵分别 与超滤器酶解液的进口和出口连通。
本发明的突出优点是：1.可根据酶解时间的不同控制分子量的分布，目 标分子量集中。
2.产物中杂质少，纯化过程简便。
3.选择了商品酶进行复合 使用，大大降低了成本，采用膜式酶生物反应器也适宜于工业化生产，工艺 简单，耗能低，操作简便，延长了酶的半衰期，可以使生产操作连续进行。
下面通过实施例说明本发明。
附图为膜式酶生物反应器的结构示意图。
实施例1  将木瓜蛋白酶、纤维素酶和果胶酶按3∶2∶2重量比组合成 非专一性复合酶20g，按甲壳胺和复合酶1∶0.2的比例把它们加入到普通反 应器1中，该反应器1有容器、加热和搅拌装置(图中未画出)。
甲壳胺溶液 的重量百分浓度为1.0％，即加10kg甲壳胺溶液，再加入NaAc-Hac制成缓 冲体系，使pH为4.5，在40℃下进行甲壳胺酶解，再通过与反应器连接的泵 3，把包括酶解产物在内的反应物送入超滤器4，并从该超滤器4的一个出口 及阀门5回到反应器1中。
超滤器4的滤膜6截留分子量大于6000的甲壳胺 分子。
超滤过程中通过阀门8连续补加底物和酶，反应器1通过阀门5、阀 门2和泵3分别与超滤器4的进口和出口连通的装置称为膜式酶生物反应器。
穿过滤膜6含有分子量小于6000的甲壳胺的滤液从超滤器4的另一出口和阀 门7流出。
穿过滤膜6的滤液可通过阀门7进入另一膜式酶生物反应器中进 一步降解和超滤。
这后一膜式酶生物反应器与前者的差别仅在于它的滤膜截 留分子量为2000的甲壳胺分子。
再使用第三个膜式酶生物反应器，它的滤膜 截留分子量大于600的甲壳胺分子，连续操作设定时间后得到分子量 600～2000的低分子量甲壳胺，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％。
实施例2  只用一个膜式酶生物反应器，它的滤膜截留甲壳胺的分子量 为10000，其它的实验条件不变，在反应器1中降解甲壳胺设定时间后，再 打开阀门2，5，7和泵3进行超滤，得到分子量小于10000的甲壳胺占原料 重的90％。
各实施例中所述的非专一性复合酶，其各组分蛋白酶、纤维素酶、果胶 酶的重量百分数分别为40-47、25-31、25-31。
投料时，甲壳胺与非专一性复 合酶的重量比例为1∶0.10-0.30。
所述的酶解温度为38-45℃。
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