CN114395593B - 一种交联海藻糖的制备方法 - Google Patents

一种交联海藻糖的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种交联海藻糖的制备方法。包括以下步骤：取海藻糖转化液，加入碱溶液调pH，活化糖分子；逐滴加入交联剂搅拌均匀，期间维持pH和反应温度；经酸中和，浓缩得料C，反溶剂结晶，即得交联海藻糖。本发明的制备方法直接利用海藻糖转化液作为原料进行交联省却了离交、色谱、浓缩、结晶等海藻糖后提取工艺，且反应条件温和，生产过程易于控制，产品质量稳定，可以广泛用于食品，医药，日用化工等领域。

Description

一种交联海藻糖的制备方法
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域，更具体的说是涉及一种交联海藻糖的制备方法。
背景技术
海藻糖是由两个葡萄糖分子以糖苷键构成的非还原性糖，具有性质稳定，防腐，抗辐射，抗氧化等作用，并对多种生物活性物质具有保护作用。这些独特的功能特性，使得海藻糖除了可以作为蛋白质药物、酶、疫苗和其他生物制品的优良活性保护剂以外，还是保持细胞活性、保湿类化妆品的重要成分，更可作为防止食品劣化、保持食品新鲜风味、提升食品品质的独特食品配料。
市售海藻糖通常呈结晶状粉末状态，在食品、药品中应用时，一般需加入加入水溶解，但海藻糖在水中20℃下溶解度仅为68.9g/100g，溶解后的海藻糖饱和溶液仍然较稀，且极易出现析晶现象，限制了其在某些食品和化妆品等中的使用。且海藻糖的改性一般直接利用结晶后的成品作为原料。
因此，如何提供一种交联海藻糖的制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种交联海藻糖的制备方法。直接利用海藻糖转化液进行交联反应增加海藻糖的溶解度和粘性，更好的发挥海藻糖保湿性能。应用本发明制备交联海藻糖，反应条件温和，生产过程易于控制，产品质量稳定，能耗低。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种交联海藻糖的制备方法，包括以下步骤：
(1)取海藻糖转化液，加入碱溶液调pH，活化糖分子后得料A；
(2)将料A逐滴加入交联剂搅拌均匀，期间维持pH和反应温度，得料B；
(3)料B经酸中和，浓缩得料C，反溶剂结晶，即得交联海藻糖。
进一步的，步骤(3)结晶后还包括50～70℃干燥处理步骤。
优选的：步骤(1)海藻糖转化液制备工艺：取17.4～17.6°Bé淀粉乳，调节pH5.6～5.8，加入0.016～0.02‰耐高温ɑ-淀粉酶，108～110℃液化反应至DE值7～9，得麦芽糊精；调节温度58～60℃，pH6.0～6.2，加入1.6～2‰普鲁兰酶处理4～6h；调节温度37～40℃，pH6.8～7.0，加入2～4％麦芽寡糖基海藻糖合成酶、3～6％麦芽寡糖基海藻糖水解酶搅拌反应12h；调节温度58～60℃，pH4.2～4.4，加入0.4～1‰糖化酶搅拌处理4～8h，调节温度80℃，灭酶30～60min，即得海藻糖转化液：
海藻糖转化液的浓度为20～55％，调pH至8.0～12.0，活化糖分子的时间为0.5～2h。
进一步的，耐高温ɑ-淀粉酶购自山东隆科特酶制剂有限公司。
优选的：步骤(1)碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种；碱溶液的浓度为0.5～8％。
优选的：步骤(2)交联剂为己二酸酐、三偏磷酸钠、三氯氧磷、环氧氯丙烷中的一种或多种。
优选的：步骤(2)交联剂加入量为海藻糖转化液中固含物质量的10～50％。
优选的：步骤(2)的搅拌速度为50～400rpm，反应温度为20～60℃，反应时间为1～10h。
优选的：步骤(3)酸为盐酸、硫酸、磷酸、醋酸中的一种，酸浓度为0.5～8％，酸中和至pH5.0～7.0。
优选的：步骤(3)浓缩采用旋蒸浓缩法浓缩至无水分蒸出。
优选的：步骤(3)反溶剂为乙醇、异丙醇中的一种或多种，反溶剂的质量为料C的3～5倍。
本发明还提供了上述的方法制备得到的交联海藻糖。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种交联海藻糖的制备方法，取得的技术优势在于以海藻糖转化液作为主要原料，原料天然，且省却了离交、色谱、浓缩、结晶等海藻糖后提取工艺；通过交联海藻糖分子，可以增加海藻糖的溶解度和粘性；本发明的制备方法反应条件温和，生产过程易于控制，产品质量稳定，可以广泛用于食品，医药，日用化工等领域。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
海藻糖转化液以淀粉乳为原料，通过酶催化反应转化制得。取17.4～17.6°Bé淀粉乳，调节pH5.6～5.8，加入0.016～0.02‰耐高温ɑ-淀粉酶，108～110℃液化反应至DE值7～9，得麦芽糊精；调节温度58～60℃，pH6.0～6.2，加入1.6～2‰普鲁兰酶处理4～6h；调节温度37～40℃，pH6.8～7.0，加入2～4％麦芽寡糖基海藻糖合成酶、3～6％麦芽寡糖基海藻糖水解酶搅拌反应12h；调节温度58～60℃，pH4.2～4.4，加入0.4～1‰糖化酶搅拌处理4～8h，调节温度80℃，灭酶30～60min，即得海藻糖转化液
上述酶制剂均为市售取得，其中耐高温ɑ-淀粉酶酶活为40000U/mL，普鲁兰酶酶活为2000U/mL，麦芽寡糖基海藻糖合成酶酶活为150U/mL，麦芽寡糖基海藻糖水解酶酶活为350U/mL。对其来源、品牌无要求，符合实验要求即可。
本发明实施例公开了一种交联海藻糖的制备方法。
实施例1
一种交联海藻糖产品的制备方法，具体步骤如下：
(1)取20％浓度的海藻糖转化液，加入3％氢氧化钠调pH8.0，活化0.5h；
(2)然后50rpm搅拌下逐滴加入海藻糖转化液中固含物质量15％的己二酸酐，期间维持pH8.0，20℃反应1h；
(3)然后经3％盐酸中和至pH5.5，终止反应，浓缩，加入3倍质量(以浓缩后质量为基准，下同)的异丙醇反溶剂结晶，50℃干燥，即得己二酸海藻糖酯。
海藻糖转化液制备工艺为：取17.5°Bé淀粉乳，调节pH5.8，加入0.02‰耐高温ɑ-淀粉酶，110℃液化反应至DE值7，得麦芽糊精；调节温度58℃，pH6.0，加入2‰普鲁兰酶处理5h；调节温度37℃，pH6.8，加入2％麦芽寡糖基海藻糖合成酶、3％麦芽寡糖基海藻糖水解酶搅拌反应12h；调节温度58℃，pH4.4，加入1‰糖化酶搅拌处理8h，调节温度80℃，灭酶30min，即得海藻糖转化液。
实施例2
一种交联海藻糖的制备方法，具体步骤如下：
(1)取40％浓度的海藻糖转化液，加入0.5％氢氧化钾调pH10.0，活化1h；
(2)然后100rpm搅拌下逐滴加入占海藻糖转化液中固含物质量40％的三偏磷酸钠，期间维持pH10.0，40℃反应2h；
(3)然后经2％硫酸中和pH7.0，终止反应，浓缩，加入4倍质量的乙醇反溶剂结晶，60℃干燥，即得磷酸酯海藻糖酯。
海藻糖转化液制备工艺为：取17.4°Bé淀粉乳，调节pH5.6，加入0.016‰耐高温ɑ-淀粉酶，108℃液化反应至DE值8，得麦芽糊精；调节温度59℃，pH6.1，加入1.6‰普鲁兰酶处理4h；调节温度38℃，pH6.9，加入3％麦芽寡糖基海藻糖合成酶、4％麦芽寡糖基海藻糖水解酶搅拌反应12h；调节温度59℃，pH4.2，加入0.4‰糖化酶搅拌处理4h，调节温度80℃，灭酶40min，即得海藻糖转化液。
实施例3
一种交联海藻糖的制备方法，具体步骤如下：
(1)取55％浓度的海藻糖转化液，加入5％碳酸钠调pH8.0，活化1.5h；
(2)然后200rpm搅拌下逐滴加入占海藻糖转化液中固含物质量20％的三氯氧磷，期间维持pH8.0，50℃反应1h；
(3)然后经0.5％磷酸中和pH6.5，终止反应，浓缩，加入5倍质量的异丙醇反溶剂结晶，70℃干燥，即得磷酸酯海藻糖酯。
海藻糖转化液制备工艺为：取17.6°Bé淀粉乳，调节pH5.7，加入0.017‰耐高温ɑ-淀粉酶，109℃液化反应至DE值9，得麦芽糊精；调节温度58℃，pH6.2，加入1.8‰普鲁兰酶处理5h；调节温度39℃，pH6.8，加入4％麦芽寡糖基海藻糖合成酶、5％麦芽寡糖基海藻糖水解酶搅拌反应12h；调节温度60℃，pH4.3，加入0.5‰糖化酶搅拌处理5h，调节温度80℃，灭酶50min，即得海藻糖转化液。
实施例4
一种交联海藻糖的制备方法，具体步骤如下：
(1)取50％浓度的海藻糖转化液，加入8％碳酸氢钠调pH12.0，活化2h；
(2)然后300rpm搅拌下逐滴加入占海藻糖转化液中固含物质量10％的环氧氯丙烷，期间维持pH12.0，40℃反应10h；
(3)然后经8％醋酸中和pH5.0，终止反应，浓缩，加入5倍质量的乙醇反溶剂结晶，60℃干燥，即得交联海藻糖产品。
海藻糖转化液制备工艺为：取17.5°Bé淀粉乳，调节pH5.8，加入0.018‰耐高温ɑ-淀粉酶，110℃液化反应至DE值7，得麦芽糊精；调节温度60℃，pH6.2，加入1.7‰普鲁兰酶处理6h；调节温度40℃，pH6.8，加入2.5％麦芽寡糖基海藻糖合成酶、6％麦芽寡糖基海藻糖水解酶搅拌反应12h；调节温度58℃，pH4.4，加入0.6‰糖化酶搅拌处理6h，调节温度80℃，灭酶60min，即得海藻糖转化液。
实施例5
一种交联海藻糖的制备方法，具体步骤如下：
(1)取50％浓度的转化液，加入3％氢氧化钠调pH9.0，活化1h；
(2)然后400rpm搅拌下逐滴加入占海藻糖转化液中固含物质量40％的三偏磷酸钠和10％的三氯氧磷，期间维持pH9.0，60℃反应5h；
(3)然后经5％盐酸中和pH6.5，终止反应，浓缩，加入2倍质量的异丙醇和1倍质量的乙醇反溶剂结晶，50℃干燥，即得交联海藻糖产品。
海藻糖转化液制备工艺为：取17.5°Bé淀粉乳，调节pH5.6，加入0.019‰耐高温ɑ-淀粉酶，110℃液化反应至DE值7，得麦芽糊精；调节温度60℃，pH6.0，加入1.9‰普鲁兰酶处理5h；调节温度37℃，pH7.0，加入2％麦芽寡糖基海藻糖合成酶、4.5％麦芽寡糖基海藻糖水解酶搅拌反应12h；调节温度59℃，pH4.2，加入0.8‰糖化酶搅拌处理8h，调节温度80℃，灭酶50min，即得海藻糖转化液。
对比例
一种交联海藻糖的制备方法，具体步骤如下：
(1)取30％浓度的海藻糖转化液，加入3％氢氧化钠调pH7.5，活化1h；
(2)然后400rpm搅拌下逐滴加入占海藻糖转化液中固含物质量5％的三偏磷酸钠期间维持pH7.5，20℃反应0.5h；
(3)然后经3％盐酸中和pH7.0，终止反应，浓缩，加入2倍质量的异丙醇反溶剂结晶，50℃干燥，即得交联海藻糖产品。
海藻糖转化液制备工艺为：取17.5°Bé淀粉乳，调节pH5.8，加入0.02‰耐高温ɑ-淀粉酶，110℃液化反应至DE值7，得麦芽糊精；调节温度58℃，pH6.0，加入2‰普鲁兰酶处理5h；调节温度37℃，pH6.8，加入2％麦芽寡糖基海藻糖合成酶、3％麦芽寡糖基海藻糖水解酶搅拌反应12h；调节温度58℃，pH4.4，加入1‰糖化酶搅拌处理8h，调节温度80℃，灭酶30min，即得海藻糖转化液。
考量溶解性能
用一定比例的甘油、鲸醋硬脂醇、聚二甲基硅氧烷(硅油)、月桂醇磷酸酯钾、甘油硬脂酸酯、香精、羟苯甲酯、羟苯丙酯、DMDM乙内酰脲，调制护肤品乳液基地物。取一定质量记为100份，分别与海藻糖单体、对比例制备的海藻糖、实施例1～5制备的海藻糖共混，结果见表1。结果表明，交联海藻糖的的添加份数即溶解度明显升高。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例 海藻糖单体
份数 3 5 3 2 6 1.2 1
考量粘性
取实施例1～5制备的交联海藻糖、对比例制备的海藻糖和海藻糖单体分别配置成15％的水溶液，25℃下利用乌氏粘度计测定各溶液的粘度，结果见表2。结果表明，经交联后海藻糖的粘度明显提高。
表2
Figure BDA0003530748020000071
考量抗氧化性能
取实施例1～5的制备的交联海藻糖、对比例制备的海藻糖和海藻糖单体分别加入至新熬制的猪油中，使油样中交联海藻糖的质量分数为0.02％。搅拌均匀，再放入(70±1)℃的恒温箱中，作强氧化试验，每隔24 h搅拌2 min，并交换其在烘箱中的位置，共反应5天。以新熬制的猪油作为空白对照，空白样品也按相同的方法操作，只是不加入交联海藻糖。
依据GB/T 5009.37-2003(食用植物油卫生标准的分析方法)定期测定过氧化值(POV)，并以此来衡量油脂的氧化程度，进而评价抗氧化剂的活性，结果见表3。
表3
Figure BDA0003530748020000072
我国食用猪油卫生标准GB8937-2006规定POV≤0.10％，由表3可知，5天后空白样品过氧化值已超标，海藻糖由于不能溶于猪油，因此在油脂中的抗氧化能力有限，而加入交联海藻糖的样品过氧化值明显降低，且未有超标，表明制备的交联海藻糖具有一定的抗氧化性能。
考量保护活性成分作用
取实施例1～5制备的交联海藻糖、对比例制备的海藻糖和海藻糖单体分别加入至300μg/ml的白藜芦醇乙醇溶液中，使溶液中交联海藻糖的质量分数为1％，80℃加热30min，测定白藜芦醇的含量，空白样品也用同样的方法进行只是不加入交联海藻糖，结果见表4。
表4
Figure BDA0003530748020000073
Figure BDA0003530748020000081
由表4可知，交联海藻糖样品中白藜芦醇的含量明显优与空白样品和海藻糖单体样品，表明交联海藻糖具有一定的保护活性成分的作用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种交联海藻糖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取海藻糖转化液，加入碱溶液调pH，活化糖分子后得料A；
(2)将料A逐滴加入交联剂搅拌均匀，期间维持pH和反应温度，得料B；
(3)料B经酸中和，浓缩得料C，反溶剂结晶，即得交联海藻糖；
步骤(1)所述海藻糖转化液制备工艺：取17.4～17.6°Bé淀粉乳，调节pH5.6～5.8，加入0.016～0.02‰耐高温ɑ-淀粉酶，108～110℃液化反应至DE值7～9，得麦芽糊精；调节温度58～60℃，pH6.0～6.2，加入1.6～2‰普鲁兰酶处理4～6h；调节温度37～40℃，pH6.8～7.0，加入2～4％麦芽寡糖基海藻糖合成酶、3～6％麦芽寡糖基海藻糖水解酶搅拌反应12h；调节温度58～60℃，pH4.2～4.4，加入0.4～1‰糖化酶搅拌处理4～8h，调节温度80℃，灭酶30～60min，即得海藻糖转化液：
所述海藻糖转化液的浓度为20～55％，调pH至8.0～12.0，活化糖分子的时间为0.5～2h；
步骤(1)所述碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种；碱溶液的浓度为0.5～8％；步骤(2)所述交联剂为己二酸酐、三偏磷酸钠、三氯氧磷、环氧氯丙烷中的一种或多种；
步骤(2)交联剂加入量为所述海藻糖转化液中固含物质量的10～50％；
步骤(2)所述的搅拌速度为50～400rpm，反应温度为20～60℃，反应时间为1～10h；
步骤(3)所述酸为盐酸、硫酸、磷酸、醋酸中的一种，酸浓度为0.5～8％，酸中和至pH5.0～7.0；
步骤(3)所述浓缩采用旋蒸浓缩法浓缩至无水分蒸出；
步骤(3)所述反溶剂为乙醇、异丙醇中的一种或多种，反溶剂的质量为料C的3～5倍。
2.权利要求1所述的方法制备得到的交联海藻糖在制备食品，医药，日用化工中的应用。
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