CN101367885A - 一种苹果酸壳寡糖复合盐及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种苹果酸壳寡糖复合盐及其制备方法及应用。所述苹果酸壳寡糖复合盐是以DL－苹果酸或L－苹果酸和脱乙酰化度85％以上的壳聚糖为原料，经以下步骤制备：将壳聚糖悬浮于纯水中，水的加入量为壳聚糖重量的20－200倍；然后加入DL－苹果酸或L－苹果酸调pH到4.5－6.5，加入固定化壳聚糖酶，搅拌下酶解，温度为40－60℃，时间为5－48小时；酶解完成后分离回收固定化酶，加入一定量苹果酸进一步水解成盐，温度60－100℃；将水解后的液体冷却到25－30℃，在搅拌下进行醇析，加入量为溶液量的30－200％；醇析液经离心分离、洗涤，在50－60℃下真空干燥得到高纯度苹果酸壳寡糖复合盐。按本方法得到的苹果酸壳寡糖复合盐具有良好的水溶性，优良的生物活性，可应用于食品及功能添加剂等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合盐及其制备方法和应用，特别是涉及一种苹果酸壳寡糖复合盐及其制备方法与其在食品及功能添加剂方面的应用。
背景技术
苹果酸又名2-羟基丁二酸，由于分子中有一个不对称碳原子，有两种立体异构体，以三种形式存在：D-苹果酸、L-苹果酸和混旋体DL-苹果酸。L-苹果酸广泛存在于不成熟的五味子、山楂、苹果等果实的浆汁中，也可由延胡索酸经生物催化制得。它是人体三羧酸循环的重要中间产物，在细胞能量合成中起十分重要的作用，是合成能量分子ATP的必须成份。已经证明，苹果酸及其它ATP合成所需物质缺乏与肌肉疼痛及慢性疲劳有关。苹果酸安全无毒，易被人体吸收，口感接近天然果汁并具有天然香味。与柠檬酸相比，苹果酸产生的热量更低，口味更好，因此作为性能优异的食品添加剂和功能性食品，可广泛应用于食品、化妆品、医疗和保健品等领域。苹果酸可用于药物制剂、片剂、糖浆中，还可以配入氨基酸溶液中，能明显提高氨基酸的吸收率。苹果酸还可用于治疗肝病、贫血、免疫力低下、***、高血压和肝衰竭等多种疾病，并能减轻抗癌药物对正常细胞的毒害作用；苹果酸还能用于制备和合成驱虫剂、抗牙垢剂等。
壳寡糖是指2至10个氨基葡萄糖以β-1，4-糖苷键连接而成的低聚壳聚糖，是由壳聚糖解聚而制成的。壳寡糖是以普通虾蟹壳或酵母菌体为原料，经脱钙、脱蛋白、脱色和脱乙酰基反应后，运用酶生物或化学解聚而得到的低分子量聚氨基葡萄糖。壳寡糖具有多种生理功能：激活免疫，增强吞噬细胞能力；改善胰岛素受体敏感性，明显减低空腹血糖；保护正常肝细胞的分泌、代谢和***功能，增强肝细胞的生物转换机能，直接抑制肝癌细胞及腹水肿瘤细胞的生长；提高有益脂蛋白数量，降低血脂；促进双歧杆菌的增殖，抑制肠道有害菌的生长等。因此壳寡糖被称为“生命的第六要素”，是目前世界上唯一带有游离氨基碱性基团的阳离子动物纤维物质，具有很强的络合吸附能力，它不仅能把体内有毒有害物质和重金属吸附排出体外，还能把体内多余的脂肪和胆固醇吸附排出体外，是人体的“环保卫士”。壳寡糖还能改善人体酸性环境，活化体内细胞，使许多疾病不药而愈，改善生命质量。由于壳寡糖能吸附人体内带负电荷的类脂类、脂肪、胆汁酸等，并能直接进入血液，作用于免疫细胞，因而具有明显的调节人体免疫功能，提高人体防病抗病能力的作用，尤其对中老年人多发的糖尿病、高血压以及因免疫力降低而引起的其他疾病具有较好的辅助治疗作用，对中老年人保健也有较好的功效。
要充分发挥苹果酸的生理功能，需要每天摄入1至5克苹果酸。但苹果酸是较强的有机酸，酸味极强，5％水溶液PH达到1.5，大量高浓度服用不仅口感很差，而且会灼伤口腔及食道，同时会造成短期内胃酸过高。若用碱中和，则会带入大量钠钾等阳离子并影响苹果酸的生物活性。壳聚糖不溶于水，因此不能配制成水溶液或加入其他液体产品中，只能以固体形式服用，不仅服用不方便，而且影响吸收。壳聚糖的降解产物壳寡糖虽然能溶于水，但溶解速度较慢，加入盐酸或硫酸能增加溶解速度，但会带入氯离子或硫酸根离子，因此需要水溶性好而又不带入其他有害阴离子(如盐酸盐会带入氯离子，硫酸盐会带入硫酸根离子)的壳寡糖补充物。
发明内容
本发明的目的是提供一种苹果酸壳寡糖复合盐。
本发明的另一个目的是提供一种上述苹果酸壳寡糖复合盐的制备方法。
本发明还有一个目的是提供一种上述复合苹果酸壳寡糖盐在食品和功能性添加剂领域的应用。
本发明提供了一种苹果酸壳寡糖复合盐，其结构如下：
其中：R为H或质子化胺基葡萄糖单元，n为1-50。
R为H时苹果酸与壳寡糖中胺基葡萄糖单元形成1：1的复合盐，其5％水溶液PH值为3.4-3.8；R为质子化胺基葡萄糖单元时苹果酸与壳寡糖中胺基葡萄糖单元形成1：2的复合盐，其5％水溶液PH值为5.2-5.6。
将苹果酸和壳寡糖制成本发明所述的苹果酸壳寡糖复合盐，不仅中和了苹果酸的酸性，同时解决壳寡糖的溶解性问题，而且苹果酸和壳寡糖表现出很强的协同生理功能，所得的苹果酸壳寡糖复合盐具有良好的水溶性和优良的生物活性。
本发明提供的苹果酸壳寡糖复合盐的制备方法包括以下步骤：首先将脱乙酰度大于85％的壳聚糖悬浮于一定量纯水中，水的加入量为壳聚糖重量的20-200倍，优选为20-100倍；加入DL-苹果酸或L-苹果酸，加入量为壳聚糖重量的0.3-0.6倍，搅拌下加热至40-60℃溶解或溶涨，使体系PH在3.8-7.0之间，优选在4.5-6.5之间；然后加入壳聚糖重量5-10％的固定化壳聚糖酶(Batillus punits BN-262)水解，温度30-60℃，优选为40-50℃，水解时间为5-48小时；过滤回收固定化酶，再根据最终产品是形成1：1或1：2的复合盐添加0.1-1.5倍壳聚糖重量的苹果酸，在60-100℃下继续水解成盐2-8小时；然后将水解后的液体冷却到25-30℃，在搅拌下加入醇进行醇析，醇析所用的醇可以是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇或丁醇，优选乙醇和异丙醇，加入量为溶液量的30-200％(体积)，优选为50-150％(体积)；醇析液经离心分离、洗涤，在50-60℃下真空干燥6-10小时后得到高纯度苹果酸壳寡糖复合盐。
在水解步骤中，苹果酸为DL-苹果酸时优选水解温度为80-100℃，苹果酸为L-苹果酸时优选水解温度为60-80℃。
在醇析步骤中，也可以分步析出所述复合盐，醇浓度低时得到分子量较大的苹果酸壳寡糖复合盐，醇浓度高时得到分子量较小的苹果酸壳寡糖复合盐，因此采用本发明的制备方法还可以得到不同分子量分级的苹果酸壳寡糖复合盐。
本发明所述的苹果酸壳寡糖复合盐可广泛应用于食品和功能添加剂领域，具有抗疲劳，保肝，解毒，增强免疫力和减肥，降血压及降血脂等功效。
通过实施例的方式可进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述实施例范围之中。
附图说明
图1是本发明提供的制备苹果酸壳寡糖复合盐的工艺流程图
具体实施方式
实施例1
将16克壳聚糖(脱乙酰化度大于85％)悬浮于1600ml蒸馏水中，先加入8克DL-苹果酸，加热到50℃溶解，PH4.8，加入1克固定化壳聚糖酶(Batillus punitsBN-262)，在50℃下搅拌水解8小时，过滤回收酶。加入12克DL-苹果酸，搅拌下加热到90-95℃反应继续水解2小时，得到透明的溶液，冷却到25-30℃，加入1600ml乙醇，析出白色固体，过滤，用20ml乙醇洗涤两次，60℃下真空干燥6小时得到DL-苹果酸壳寡糖复合盐25.3克，元素分析表明该复合盐含C：41.62％，H：4.92％，N：5.07％。已知苹果酸与壳寡糖中的胺基葡萄糖单元形成1：1的复合盐时C、H、O元素的理论百分含量为：C：40.9％，H：5.7％，N：4.8％，苹果酸与壳寡糖中的胺基葡萄糖单元形成1：2的复合盐时C、H、O元素的理论百分含量为：C：42.6％，H：6.3％，N：6.1％。因此元素分析表明在该实施例中DL-苹果酸与壳寡糖中的胺基葡萄糖单元形成1：1的复合盐。
实施例2
将16克壳聚糖(脱乙酰化度大于85％)悬浮于800ml蒸馏水中，先加入7克L-苹果酸，加热到50℃溶解，PH5.2，加入1克固定化壳聚糖酶(Batillus punitsBN-262)，在50℃下搅拌水解8小时，过滤回收酶。加入23克L-苹果酸，搅拌下加热到60-65℃反应继续水解8小时，得到透明的溶液，冷却到25-30℃，加入1200ml异丙醇，析出白色固体过滤，用20ml异丙醇洗涤两次，60℃下真空干燥6小时得到L-苹果酸壳寡糖复合盐25.1克。元素分析表明该复合盐含C：41.24％，H：4.85％，N：5.19％，表明在该实施例中L-苹果酸与壳寡糖中的胺基葡萄糖单元形成1：1的复合盐。
实施例3
将15克壳聚糖(脱乙酰化度大于85％)悬浮于3000ml蒸馏水中，先加入5克DL-苹果酸，加热到50℃溶解，PH5.5，加入1克固定化壳聚糖酶(Batillus punitsBN-262)，在50℃下搅拌水解8小时，过滤回收酶。加入2克DL-苹果酸，搅拌下加热到90-95℃反应继续水解4小时，得到透明的溶液，冷却到25-30℃，加入3000ml乙醇，析出白色固体过滤，用20ml乙醇洗涤两次，60℃下真空干燥6小时得到DL-苹果酸壳寡糖复合盐22.6克，元素分析表明该复合盐含C：42.07％，H：5.44％，N：5.47％，表明在该实施例中DL-苹果酸与壳寡糖中的胺基葡萄糖单元形成1：1的复合盐的同时还有1：2的复合盐存在。
实施例4
将20克壳聚糖(脱乙酰化度大于85％)悬浮于400ml蒸馏水中，先加入10克DL-苹果酸，加热到50℃溶解，PH4.8，加入1克固定化壳聚糖酶(Batillus punitsBN-262)，在50℃下搅拌水解8小时，过滤回收酶。加入15克DL-苹果酸，搅拌下加热到90-95℃反应继续水解4小时，得到透明的溶液，冷却到25-30℃，先加入200ml乙醇，析出白色固体，过滤，用10ml乙醇洗涤两次，60℃下真空干燥6小时得到DL-苹果酸壳寡糖复合盐6.8克，经测定胺基葡萄糖单元平均为15-16个。元素分析表明该复合盐含C：41.32％，H：5.30％，N：4.96％，表明此时DL-苹果酸与壳寡糖中的胺基葡萄糖单元形成1：1的复合盐。继续加入600ml乙醇，析出白色固体过滤，用20ml乙醇洗涤两次，60℃下真空干燥6小时得到DL-苹果酸壳寡糖复合盐18.6克，经测定胺基葡萄糖单元平均为8-9个。元素分析表明该复合盐含C：41.62％，H：5.35％，N：5.07％，表明此时DL-苹果酸与壳寡糖中的胺基葡萄糖单元形成的也是1：1的复合盐。
实施例5
将15克壳聚糖(脱乙酰化度大于85％)悬浮于1500ml蒸馏水中，先加入6克DL-苹果酸，加热到50℃溶解，PH5.5，加入1克固定化壳聚糖酶(Batillus punitsBN-262)，在50℃下搅拌水解8小时，过滤回收酶。加入4克DL-苹果酸，搅拌下加热到90-95℃反应继续水解4小时，得到透明的溶液，用10％氢氧化钠溶液将PH调到5以中和过量的苹果酸，冷却到25-30℃，加入750ml乙醇，析出白色固体过滤，用20ml乙醇洗涤两次，60℃下真空干燥6小时得到DL-苹果酸壳寡糖复合盐8.2克，元素分析表明该复合盐含C：42.07％，H：6.14％，N：6.27％，因此在该实施例中DL-苹果酸与壳寡糖中的胺基葡萄糖单元形成1：2的复合盐。
试验例1苹果酸壳寡糖复合盐水溶性和酸性实验1
将实施例1中所得到的DL-苹果酸壳寡糖复合盐5克(苹果酸与壳寡糖中胺基葡萄糖单元形成1：1的复合盐)加入100ml蒸馏水中，搅拌下复合盐迅速溶解，溶液的PH为3.8，而相同浓度的苹果酸溶液PH为1.7。
该试验表明本发明制得的1：1的苹果酸壳寡糖复合盐水溶性好，其酸性较同浓度的苹果酸溶液大大降低，同时改善了壳寡糖的口感，可用于配制***片，饮品等，可比苹果酸更广泛的应用于食品和功能添加剂领域。
试验例2苹果酸壳寡糖复合盐水溶性和酸性实验2
将实施例5中所得到的DL-苹果酸壳寡糖复合盐5(苹果酸与壳寡糖中胺基葡萄糖单元形成1：2的复合盐)克加入100ml蒸馏水中，搅拌下复合盐溶解，但溶解速度比实验例1慢，溶液的PH为5.5，而相同浓度的苹果酸溶液PH1.7。
该试验表明本发明制得的1：2的苹果酸壳寡糖复合盐也具有良好的水溶性，但溶解速度较1：1的复合盐稍差，其酸性较同浓度的1：1的复合盐溶液低，更是较同浓度的苹果酸溶液大大降低，可用于配制高浓度苹果酸的产品或可直接服用而不会损伤食道，也不会改变胃的酸度，从而影响消化。同时1：1和1：2的苹果酸壳寡糖复合盐复配使用可调节酸度，从而进一步扩大应用于领域。
试验例3降低胆固醇和甘油三酯试验
对30例单纯性肥胖人观察，分成两组各15人，第一组每人每天服用1.6克壳寡糖(相当于3克1：1苹果酸壳寡糖复合盐中壳寡糖的含量)；第二组每人每天服用3克实施例2中所得的苹果酸壳寡糖复合盐，服用30天，试验结果见表一。该实验结果表明苹果酸壳寡糖复合盐具有明显降低胆固醇和甘油三酯的功效，并且具有明显协同效应。
表1
Claims (10)
1.一种苹果酸壳寡糖复合盐，其结构式如下
其中：R为H或质子化胺基葡萄糖单元，n为1-50。
2.权利要求1所述的苹果酸壳寡糖复合盐，R为H时苹果酸与壳寡糖中胺基葡萄糖单元形成1：1的复合盐，其5％水溶液PH值为3.4-3.8；R为质子化胺基葡萄糖单元时苹果酸与壳寡糖中胺基葡萄糖单元形成1：2的复合盐，其5％水溶液PH值为5.2-5.6。
3.权利要求1所述的苹果酸壳寡糖复合盐的制备方法，其特征在于以DL-苹果酸或L-苹果酸和脱乙酰化度85％以上的壳聚糖为原料，包括以下步骤：
(1)将脱乙酰化度85％以上的壳聚糖悬浮于纯水中，其中水的加入量为壳聚糖重量的20-200倍；
(2)往步骤(1)的壳聚糖悬浮液中加入DL-苹果酸或L-苹果酸，加入量为壳聚糖重量的0.3-0.6倍，搅拌下加热至40-60℃溶解或溶涨，使体系PH在3.8-7.0之间；
(3)加入壳聚糖重量5-10％的固定化壳聚糖酶(Batillus punits BN-262)，30-60℃下水解，水解时间5-48小时；
(4)过滤回收固定化酶；再加入壳聚糖重量0.1-1.5倍的DL-苹果酸或L-苹果酸，进一步水解成盐，温度60-100℃，时间2-8小时；
(5)将水解后的液体冷却至25-30℃，在搅拌下加入醇进行醇析，醇析所用的醇可以是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇或丁醇，加入量为溶液量的30-200％(体积)；
(6)醇析液经离心分离、洗涤，在50-60℃下真空干燥6-10小时得到高纯度苹果酸壳寡糖复合盐。
4.根据权利要求3所述的苹果酸壳寡糖复合盐的制备方法，其特征在于：步骤(1)中水的加入量为壳聚糖重量的20-100倍。
5.根据权利要求3所述的苹果酸壳寡糖复合盐的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中调节苹果酸的加入量，使体系PH在4.5-6.5之间。
6.根据权利要求3所述的苹果酸壳寡糖复合盐的制备方法，其特征在于：步骤(3)中水解温度为40-50℃。
7.根据权利要求3所述的苹果酸壳寡糖复合盐的制备方法，其特征在于：步骤(4)中加入苹果酸为DL-苹果酸时，水解温度为80-100℃；加入的苹果酸为L-苹果酸时，水解温度为60-80℃。
8.根据权利要求3所述的苹果酸壳寡糖复合盐的制备方法，其特征在于：步骤(5)中醇析所用醇为乙醇和异丙醇。
9.权利要求3所述的苹果酸壳寡糖复合盐的制备方法，其特征在于：步骤(5)中醇加入量为溶液量的50-150％(体积)。
10.权利要求1所述的苹果酸壳寡糖复合盐在食品及功能添加剂方面的应用。
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