甲壳低聚糖的化学方法氧化降解制备及检测
氧化降解法制备低聚壳聚糖
作者简介： 武美霞（９ ７ ）女，【 １７ 一． Ｌ 西原平人． Ｉ 博上． 讲师， 研究方向： 纳水材料化学的制备 应用
武美霞 ： 氧化降解法制备低 聚壳聚糖
１ １ × ０ 的红 外 光谱 ． 离 的醇 羟基 吸 收峰 约 出 ０， ． ｌ ０ 游
现 存 ３ Ｏ — ６ ０ ｍ 峰尖 、 度较 弱 ） 而 如 图 ３所 ５ ０ ３ ０ ｃ ｆ 强 ，
的氧 化 降解 大多 在 １２ — ｈ内， 速度 很快 ． 因此 ，综合 考虑 相关 因素 ， 实验 通过 改 变过 氧化 氢浓度 来 制 本
备 不 同
一Leabharlann 剂对 其进 行氧 化降解 ，制备 不 同相对 分子 质量 的低
低分子量壳聚糖
低分子量壳聚糖
低聚糖也叫寡糖，过去把双糖到十糖称之为寡糖，一般把这个范围扩大到二十糖，称作低聚糖。
制备方法
低聚壳聚糖，大体有3类方法:酸水解法、氧化法和酶解法，下面分别予以叙述。
酸水解法
壳聚糖在酸性溶液中是不稳定的，会发生长链的部分水解，即糖苷键的断裂，形成许多相对分子质量大小不等的片段，严重水解则大部分变成单糖，因此，酸水解法是制备单糖和一系列相应寡糖的主要途径之一。
不过，酸水解法不好控制，在制备寡糖的时候，主要得到的是单糖，其次是双糖，很难得到所需的活性寡糖。
氧化法
氧化降解法是近年来研究得最多的方法，包括过氧化氢氧化法，过硼酸钠氧化法，次氯酸钠氧化法。
其中以过氧化氢氧化法为主，已经用于生产。
酶解法
酶解法是利用专一性或非专一性酶对甲壳素或壳聚糖进行降解的方法。
在整个降解过程中，无其他反应试剂加入，不至于发生其他副反应，最近10年来，国内外研究工作十分活跃。
已发现大约有30多种专一性或非专一性酶可用于甲壳素和壳聚糖的降解反应。
甲壳低聚糖的制备和分析
甲壳低聚糖的制备和分析
李邦良;高仁瑛
【期刊名称】《中国生化药物杂志》
【年(卷),期】1999(020)006
【摘要】目的：解决壳聚糖的水不溶性，拓宽壳聚糖的应用范围。
方法：直接用过氧化氢对高分子量、高脱乙酰化度的壳聚糖进行非均相降解、制备了水溶性甲壳低聚糖产品，对产品进行红外光谱结构表征，并用高效毛细管电泳测定了寡糖的聚合度。
探讨了温度、过氧化氢浓度对降解所需时间、产品得率及甲壳低聚糖聚合度的影响。
结果：选择降解温度８０℃～９０℃，过氧化氢浓度８％～１０％时，水解时间０．５～１．０ｈ，水溶性产品得率为４０％～４
【总页数】3页(P292-294)
【作者】李邦良;高仁瑛
【作者单位】衡阳医学院;衡阳医学院
【正文语种】中文
【中图分类】R392－33
【相关文献】
1.甲壳低聚糖制备及其抗氧化活性研究 [J], 王振伟;王振强
2.酶法破壁转化废菌体制备甲壳低聚糖 [J], 江得源;吕梦圆;石佳仙;蔡俊;胡瑛
3.纯化分离甲壳低聚糖制备氨基葡萄糖、壳二糖∗ [J], 武大引;李露
4.水溶性甲壳低聚糖的制备与结构表征 [J], 沈文通
5.甲壳低聚糖的制备及其吸湿保湿性 [J], 武大引;李露
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甲壳低聚糖
损害贮藏寿命。同时，海藻糖也有助于食品中脂肪的降低。 ●糖果类：海藻糖用作糖果的外层可形成稳定的非吸湿性保 护层。由于其性质稳定，能在长期高温下进行而不用担心水 解和色变。 ●饮料：海藻糖在饮料品中微甜口感好，能与其他大多数增 甜剂结合使用，使其甜味更完善，可全面提高产品风味。它 极适用于按配方制造的饮料，以提供能量和减轻疲劳与压力。 ●水果类：海藻糖能用于佐料和果酱生产，通过调节甜味来 产生风味感，同时保持产品贮藏寿命。 ●速冻品类：海藻糖可代替蔗糖，降低冰淇淋和其他冷冻制 品的凝结点。可在冻品和冰冻糖果中产生新的糖霜，并产生 独特的可口的风味。 ●海鲜：海藻糖是海鲜的低温保护剂，可使海鲜的硬度、伸 缩性及凝胶力增加，也提高了海鲜的口感质量
此外甲壳低聚糖对食品中一些常见的细菌霉菌酵母菌有较强的抗菌作用可用于食品的保藏与防12农业甲壳低聚糖可作植物功能调节剂调节植物抗性基团的关闭与开放激活植物的防御反应起动抗病基因的表达
甲壳低聚糖、海藻糖
食品科学与工程 范勇
一 甲壳低聚糖
结构
性质 功能与应用 制备方法
结构
甲壳低聚糖( chitooligosaccharides ) 是甲壳素 (chitin , 又称甲壳质、几丁质) 和甲壳胺 (chitosan ,又称壳聚糖、壳多糖) 经降解生成的一 类低聚物. 甲壳素（chitin）学名ß-(1-4)-2-乙酰氨基-2-脱氧D-葡萄糖，是一种天然高分子化合物，属于碳水化 合物中的多糖。壳聚糖（chitosan）学名ß-(1-4)2-氨基-2-脱氧-D-葡聚糖，是甲壳素经脱乙酰化处 理的产物，又称脱乙酰壳多糖，几丁聚糖，脱乙酰 几丁质，聚氨基葡糖
功能和应用
食品 甲壳二、三糖具有非常爽口的甜味, 可作 为糖尿病和肥胖病人的可食甜味剂; 还能改善 食品的结构,提高食品的保水性及调节食品的 水分活性等。甲壳低聚糖可调节动物肠道内 有益菌(如双歧杆菌) 的生长 。此外, 甲壳低 聚糖对食品中一些常见的细菌、霉菌、酵母 菌有较强的抗菌作用, 可用于食品的保藏与防 腐。
壳聚糖的制备方法
壳聚糖的制备方法
壳聚糖可以通过多种方法制备，以下是一些常见的制备方法：
1. 天然提取法：天然提取法是直接从自然界中提取壳聚糖的方法。
例如，从虾、蟹等甲壳类动物的外壳中提取壳聚糖。
这种方法得到的壳聚糖纯度较高，但产量较低。
2. 化学合成法：化学合成法是通过化学反应在实验室里制备壳聚糖的方法。
这种方法可以大规模生产壳聚糖，但需要使用大量化学试剂，且产物的纯度可能不如天然提取法。
3. 生物合成法：生物合成法是利用微生物发酵的方法生产壳聚糖。
这种方法可以大规模生产壳聚糖，且不需要使用化学试剂，因此对环境友好。
但需要选择合适的微生物和发酵条件，以确保产物的纯度和产量。
4. 酶促合成法：酶促合成法是利用酶催化反应制备壳聚糖的方法。
这种方法可以在温和的条件下进行，且使用的酶通常对环境友好。
但需要选择合适的酶和反应条件，以确保产物的纯度和产量。
总的来说，制备壳聚糖的方法有很多种，可以根据实际需求选择合适的方法。
氧化降解壳聚糖制备壳寡糖综合实验
氧化降解壳聚糖制备壳寡糖综合实验壳聚糖是一种来源于甲壳动物外壳或真菌细胞壁的天然高分子多糖，具有广泛的应用前景。
壳寡糖是壳聚糖分解产物，具有许多生物活性，如抗菌、抗氧化、抗肿瘤等作用。
本综合实验旨在通过氧化降解壳聚糖制备壳寡糖。
实验步骤如下：1. 实验器材和试剂准备：- 壳聚糖粉末- 及其定量的H2O2溶液- 硫酸钠（Na2SO3）溶液- NaOH溶液- 镍盐溶液- 过滤纸- 玻璃棒- 烧杯和试管2. 壳聚糖氧化降解：将一定量的壳聚糖粉末（例如1g）加入烧杯中，加入适量的H2O2溶液（例如10mL），用玻璃棒搅拌均匀。
烧杯放置在热水浴中，加热至50°C，反应60分钟。
保持反应溶液的温度稳定。
3. 氧化降解反应停止：将反应溶液倒入试管中。
加入少量的Na2SO3溶液，以停止氧化反应。
Na2SO3主要用于中和残余的H2O2。
4. 过滤：将反应溶液通过过滤纸过滤，在过滤的过程中除去固态产物。
5. 调整pH值：将过滤后的溶液加入适量的NaOH溶液，调整pH值。
壳寡糖的稳定性受pH 值的影响。
6. 离心：将溶液放入离心机中，使用合适的离心参数离心。
离心可分离壳寡糖与其他杂质。
7. 浓缩：将离心后的溶液集中，可以用热空气或真空干燥器进行浓缩。
得到浓缩的壳寡糖溶液。
8. 镍盐处理：将得到的浓缩溶液加入适量的镍盐溶液，反应一段时间。
镍盐有助于提高壳寡糖的结晶性和稳定性。
9. 结晶：将镍盐处理后的溶液进行搅拌，促进壳寡糖的结晶。
可以通过冷却、加入种晶等方式来促进结晶过程。
10. 分离：经过一定时间的结晶，将溶液和结晶分离。
可以用石英砂柱进行分离，将溶液通过石英砂柱，壳寡糖会被吸附在柱上。
11. 干燥：将分离得到的壳寡糖晶体进行干燥处理。
可以使用低温真空干燥器或其他适当的干燥方法。
12. 得到壳寡糖：最终可以得到壳寡糖的纯品。
可以通过质量测定、红外光谱、核磁共振等方法对其进行表征。
通过以上综合实验步骤，可以制备出壳寡糖。
天然绿色产品甲壳低聚糖—制备、分离、鉴别和应用
解方法 ，其 中 Ｈ０ 氧化 法更是 有大量的文献报道。 ２２ Ｈ０ 可在酸性 、碱性及 中性介质 中氧化降解甲壳胺 ， ２２
生 成低分 子 甲壳胺 和水 溶性 低聚糖 ｌ ，添 加其他化 学 ５ ｊ 物质 （ Ｎ ＣＯ ）也 可 促进 Ｈ０ 对 甲壳胺 的 降解 反 如 ａＩ２ ２２ 应 。在这 类 方 法 中 ，Ｈ０ ２２浓 度 、反 应 温度 、反 应 时
即利用化学反应使 甲壳素和甲壳胺分子结构中的
糖 苷键 发生 断裂 生成低 聚糖 ，常见 的有 酸 降解 法和 氧 化 降解 法 。 １１１ 酸降 解 法 ．． 由于糖 苷 键 对 酸是 不稳 定 的 ，所 以 可 以 利 用 酸 （ 包括 无 机酸 和有 机 酸 ）使 甲壳 素 和 甲壳 胺 发 生 水解
范金 石 ，陈 国华 ，徐桂 云
一
山东 济南 ２００ ） ５１ ０
【． 岛海洋大学化学化工学院，山东 青 岛 ２６０ ；２ 山东轻工业学院化工系 １青 ６０３ ．
摘要 ：介绍了 自然界 中蕴藏量极为丰 富的绿 色生 物材 料 甲壳素／ｐ Ｅ壳胺 的降解产物
离和鉴别方法及其在 日化等多种领域 中的广泛应 用。
甲壳低聚糖 的制备 、分
关键词 ：化妆品原料 ；甲壳素 ；甲壳胺 ；甲壳低聚糖 ；翩 备 ；分离 ；应 用
中 图分类号 ：Ｔ ５ Ｏ ６８ 文献标识 码 ：Ａ 文章编 号 ：１０ —１０ ２ ０ ）０ Ｏ６ ０ Ｃ １ ８３（０ ２ ２一 ０９— ３
甲 壳 低 聚 糖 （ｈｏｌｏａｃａｉ ｓ 是 甲 壳 素 ｃｉｏｇｓ ｈｒ ｅ） ｔ ｉ ｃ ｄ （ｈｔ ，又 称 甲 壳质 、几 丁 质 ） 和 甲 壳 胺 （ｈｔａ ， ｃｉｎ ｉ ｃｉｓｎ ｏ 又 称壳 聚糖 、壳 多糖 ）经 降解 生成 的一 类 低 聚物 ，其 结 构式 如 图 １ 示 ： 所
氧化壳聚糖制备
氧化壳聚糖制备
氧化壳聚糖是一种生物可降解的高分子材料，具有良好的生物相容性和生物降解性能。
其制备方法包括化学法、生物法、物理法等多种方式，其中化学法是目前应用最广泛的制备方法之一。
化学法制备氧化壳聚糖的步骤主要包括以下几个方面：
1. 壳聚糖的选择和预处理：选择合适的壳聚糖样品，进行预处理，如除去杂质、粉碎等。
2. 氧化反应：将壳聚糖样品溶解在适当的溶剂中，加入氧化剂进行氧化反应，使壳聚糖中的羟基产生氧化，形成羧酸基。
3. 滤洗和干燥：反应结束后，用水洗涤和醇洗涤，将所得产物用真空干燥机干燥。
4. 表征和性能测试：对所得产物进行表征和性能测试，如FT-IR、UV-vis、XRD、TG、SEM等分析技术，以评估其结构和性能。
化学法制备氧化壳聚糖具有反应条件易控制、产物结构稳定、纯度高等优点，适用于大规模工业化生产。
未来，随着对生物可降解高分子材料需求的增加，氧化壳聚糖制备技术将得到更加广泛的应用和发展。
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甲壳低聚糖的化学方法氧化降解制备及检测
一、介绍
甲壳素/壳聚糖是自然界储量仅次于纤维素的天然多糖，它广泛存在于海洋节肢动物(如虾、蟹)的甲壳中，也存在于低等动物菌类、昆虫、藻类细胞膜和高等植物的细胞壁中。
甲壳素/壳聚糖具有良好的生物相容性，但是甲壳素/壳聚糖
分子量相当大，不能直接溶于水，在人体内也不易被吸收，因而在医药和农业领域中的应用受到一定限制。
壳低聚糖或壳寡糖（chito-oligosaccharide，COS），是壳聚糖水解后的降解产物。
壳寡糖一般是指2~10个氨基葡萄糖以b-1，4糖苷键连接而成的低聚糖，因具有较高的溶解度，很容易被吸收利用，特别是相对分子质量在1500左右的壳寡糖展现出了独特的生理活性和功能；而相对分子质量低于10000的壳低聚
糖具有阻碍植物病原菌生长、促进植物快速生长的作用，因此在医药、食品、饲料添加剂和生物农药中具有广泛的用途。
二、功能与用途
1、在治疗癌症中的作用
壳聚糖属于弱碱性物质，能提高淋巴细胞和淋巴细胞的活力，并增加免疫活性细胞的数量和质量，从而发挥其抗癌的作用。
六聚体的壳寡糖对Meth-A癌细胞也有较明显的抑制作用，但低于六个残基的壳寡糖却无抑制Meth-A肿瘤的作用，研究发现该抗肿瘤机制可能是通过先增加淋巴因子，然后由溶细胞的T细
胞的增生来产生抗肿瘤作用，但长期口服甲壳素对肿瘤却无抑制作用。
已经证实了壳低聚糖的抑癌机理是由低聚糖的免疫促进作用所引起的，即通过加速T细胞的分化来增加细胞毒素T细胞的活性，并伴随抑制性T细胞的减少。
国内外
有关水溶性壳低聚糖的抑癌作用均有报道，认为水溶性壳低聚糖能显著增加抗癌细胞的活性，并能诱导脾脏细胞的生成。
2、用于伤口愈合材料
壳聚糖及其衍生物是一类具有广阔应用前景的伤口愈合材料，表现为壳聚糖能除去发炎的细胞，加速清净伤口以及成纤细胞的迁移和增值。
这主要是由于它们能促进伤口的愈合、具有独特的杀菌性、可降解性以及能为细胞的生长提供一定的养分等。
3、在农业上的应用
壳聚糖能提高植物体的免疫力，诱导植物体产生酶系，提高其抗倒伏能力等，使其生长旺盛，从而提高农作物的质量和产量通过拌种、浸种、包衣等方法处理种子，激发种子提前发芽，促进作物生长，提高抗病能力，从而提高产量可增加土壤中的固氮菌、乳酸菌等有益菌群，调节土壤中有益酶的活性，保证农作物在良好的土壤环境中生长。
此外，还可用作饲料添加剂，促进畜禽健壮生长。
4、在食品工业上的应用
壳聚糖能够有效地降低小鼠血清中胆固醇的含量。
一般地，壳聚糖的相对分子质量在8-20KDa扔的降低胆固醇作用比相对分子质量为300KDa的要大，而分子量在5-50KDa的，其对胆固醇的降低能力以及粪便中脂肪含量的增加并无明显差异，但若分子量小于2KDa，其降血脂功能也随之消失。
此外，在壳聚糖
中添加抗坏血酸能增强其降血脂的作用。
壳聚糖具有很好的抗菌活性，其抗菌机理主要与结构中的氨基有关。
将其添加到固液食品中，尤其是酸性或低酸性的食品中，不仅可以澄清汁液，还具有防腐保鲜的作用。
也可将其低酸溶液喷涂在鲜肉制品或果蔬的表面形成膜，该膜对
O2、CO2等气体有选择渗透性，可以抑制果蔬或鲜肉的呼吸强度，达到保鲜的
效果。
这种膜是可食用膜，也很容易被水洗去，在冷水和热水中又能保持原状，因此特别适合作固体、液体食品的包装材料。
三、研究概况
自1881年法国学者布拉克诺发现壳聚糖至今的100多年的历史中，壳聚糖的研究、开发及保健应用，受到世界各国的高度重视。
1990年，日本北海道大
学的研究提出：壳聚糖能预防癌细胞转移，以及防止血压上升等理论，成为医学界轰动的话题。
壳聚糖是迄今为止唯一被日本政府允许可以宣传的机能性保健食品。
1991年，美国、欧洲的医学科学界、营养食品研究机构将其誉为人体必需的第六生命要素。
1995年，美国药品食品管理局和欧洲共同政府己批准壳聚糖的生产。
近二十几年来，国际上的研究突飞猛进，成果累累。
从最初的生产壳聚糖作为一般的污水处理剂转变到高附加值的具有生物活性的新材料和新产品，在医学、医药、生物工程、食品、化妆品、农业等领域已得到广泛应用，已获得专利的产品有上百种，如人造肾膜、防水衣、植物生长调节剂、液晶，及抗癌药物等。
四、制备方法
利用化学反应使甲壳素和壳聚糖分子结构中的糖营键发生断裂，生成低分子降解产物和水溶性的壳低聚糖及单糖。
文献报道的化学降解方法主要有酸降解法和氧化降解法。
本文以氧化降解法为例。
氧化降解法是近年来国内外研究比较多的壳聚糖降解方法，其具有成本低，反应效率高，污染小等优点。
常用的氧化剂有过氧化氢、臭氧、过硼酸钠、过硫
酸钾等。
其中的H2O2氧化降解因成本低、降解速度快、产率高、对环境污染小
等优点而倍受关注。
H2O2降解法得到的产物相对分子质量与反应条件密切相关。
H2O2氧化法，将1%壳聚糖溶液中，在催化剂存在条件下，加入适量H2O2
溶液，调节pH值3～5进行反应;也可以将壳聚糖溶液pH调节到11.5，控制70℃
左右，分批加入一定量35%的H2O2溶液进行反应。
反应完成后，对反应物料进行过滤，并将得到的滤液滤液置于旋转蒸发器上于减压条件下浓缩，直到物料呈粘稠的浅黄绿色液体。
搅拌下将浓缩后的物料缓
慢加入到50mL无水乙醇中，待析出的浅黄白色沉淀物聚集成团后，再将乙醇液
分出。
向析出的黏结成团的沉淀物中再加入30mL无水乙醇，并研磨脱水(重复数次，直至黏结成团的沉淀物完全转化为黄白色粒状物);抽滤并将得到的淡黄白色粒状物料置于冷冻干燥器中干燥，即得到水溶性甲壳低聚糖。
五、检测方法
产物的脱乙酰度测定
利用双突跃电位滴定法测定产物的脱乙酰度，过程如下:准确称量一定量的干燥至恒重的甲壳低聚糖样品，并用过量的HCl溶液溶解;用标准NaOH溶液滴定，并作出溶液pH随NaOH标准溶液的变化曲线;根据pH～V NaOH曲线，作出其一级微商关系曲线，并通过两突变点对应的标准NaOH溶液的体积差，按式(1)计算甲壳低聚糖的脱乙酰度α。
式中:△v为两突变点间的消耗的标准NaOH溶液体积差(mL)；C NaOH为标准NaOH溶液的浓度(mol·L－1)；m为水溶性甲壳低聚糖样品质量(g)；16为氨基的相对摩尔质量；0．0994为完全脱乙酰甲壳低聚糖中氨基的理论含量。
壳低聚糖的红外光谱
红外光谱IR：Nicolet Impact 380红外光谱仪，KBr压片。
壳低聚糖的分子量(GPC)测定
样品分子量采用凝胶渗透色谱(GPC)测定，以TSK G-5000-PW和63000-PW 联柱，在TSP P1000高效液相色谱仪上测定，RI 150示差检测器检测。
标准样品为已知分子量的TOSOH P.ulluan，测试样品浓度为0.5%(w/v)，流动相为0.2 M CH3COOH / 0.1 M CH3COONa，流速为1.0 mL/min，数据由JS-3050江申色谱工作站处理得到重均分子量(Mw) 。
壳低聚糖的热分析
样品的热重分析((TGA)和差热分析((DTA)图用DSC/TG分析仪(美国公司)记录，氮气流速30 mL /min，升温速度10 ℃/min温度范围室温至500 ℃。
六、未来展望
作为一和中性能优良的可生物降解的高分子材料，甲壳低聚糖有着广阔的应用前景，尤其是在医药、保健食品和化妆品方面显示其特异功能。
我国海岸线长，甲壳资源丰富，加强对甲壳质及其衍生物的研究开发，科技工作者应进一步研究甲壳低聚糖的结构、理化特性、制备方法，简化制备工艺，降低生产成本、提高甲壳低聚糖生理功效，使其产生巨大的经济效益和社会效益，为我国的甲壳质事业发展做出贡献。