[发明专利]一种基于离子调控的酶法定向制备低粘度及超低粘度褐藻胶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于离子调控的酶法定向制备低粘度及超低粘度褐藻胶的方法，具体是指以褐藻为原料，利用离子调控褐藻胶裂解酶的活性，以降解生产低粘度及超低粘度褐藻胶的方法。

背景技术

褐藻胶是从海带、马尾藻等褐藻中提取出来的一种多糖类生物高分子，是由甘露糖醛酸和古罗糖醛酸组成的一种线型聚合物。与中、高粘度褐藻胶相比，低粘度及超低粘度褐藻胶具有分子量小、稳定性好、渗透性强、水溶性好等特点，而被广泛的应用于印染、医疗卫生与食品行业。低粘度及超低粘度褐藻胶在世界藻胶中占有重要地位，其需求量约占总需求量得30-40%，且在德国、美国、日本、韩国和国内市场都很大，但由于国内以往无法生产，多年来处于空白地位。

当前国内褐藻胶的生产多沿用传统生产工艺，传统工艺耗水量极大，每生产1吨褐藻胶产品约需要1000吨水；其产品规格也仍以中粘度褐藻胶为主，约占总产量的90%，但低粘度、超低粘度和高粘度褐藻胶产品所占比例极少，严重制约了褐藻胶产业结构的优化与发展。目前国内外低粘度及超低粘度的生产方法无外乎、高温消化法、加酸蒸煮海带法、脱钙凝胶加温法及褐藻酸钠干粉加温存放法等，缺点如专利CN104448032B一种从褐藻中提取褐藻酸钠的方法，该工艺为了制备低粘度褐藻胶，采用高温、强酸等方法以此来降低褐藻胶粘度，该方法具有成本高、能耗大、分子量不均一等缺点。

目前，一些研究者将酶解法应用到低粘度及超低粘度生产中，如专利CN105367684A一种低粘度海藻酸钠的制备方法与专利CN103665183A一种超低粘度褐藻胶的生产方法，其工艺均为在碱消化前使用纤维素酶、蛋白酶、果胶酶进行酶解处理后，经过碱消化、稀释、脱色、钙析、脱钙、中和、醇沉后得到低粘度及超低粘度的褐藻胶产品，其中专利CN105367684A主要描述了该技术在低粘度褐藻胶的工业化生产中的应用。该种提取工艺利用纤维素酶、蛋白酶、果胶酶分解褐藻细胞壁，加快褐藻胶的溶出，从而提高出胶率，但纤维素酶、蛋白酶、果胶酶对褐藻胶无分解作用，很难得到低粘度及超低粘度褐藻胶。再如专利CN200610042119A一种生产低粘度褐藻胶的方法，该专利将稀释后的可降解和液化褐藻胶的海洋细菌菌悬液喷洒于海带表面，处理3-60天后，再以常规方法对海带处理，得到低粘度的褐藻胶。该低粘度褐藻胶生产工艺中菌仅作用于海带表面，对藻体内部褐藻酸作用有限，具有酶解效率低，工艺历时时间长等缺点。

论文《褐藻胶裂解酶系的酶化学_产物分析及应用研究》在第五章公开了“褐藻胶裂解酶在低粘度和超低粘度褐藻胶制备中的应用”，该方法利用褐藻胶裂解酶的粗酶液对碱消化后的消化液进行酶解处理，经固色、消化、酶解、过滤、钙析、脱钙、烘干后制得低粘度及超低粘度褐藻胶，但该褐藻胶裂解酶系是由三个单体酶（酶A、酶B与酶C）组成，因该酶系的三个单体酶底物特异性不同，所以利用该粗酶液制备的低粘度及超低粘度褐藻胶分子量规格不均一，易出现小分子寡糖。与当前市场上的多数低粘度褐藻胶产品无异，分子量均一度较差。本专利通过金属离子对褐藻胶裂解酶系的调节作用实现单体酶活性中心的开放和关闭，以控制底物的降解水平，再利用不同截留分子量的膜生物反应器生产制备出分子量规格较为均一的低粘度及超低粘度褐藻胶。

发明内容

为解决传统工艺耗水严重、分子量均一度差等问题，本发明提供一种利用褐藻胶裂解酶生产低粘度及超低粘度褐藻胶的方法。

本发明采用如下技术方案：一种基于离子调控的酶法定向生产低粘度及超低粘度褐藻胶的方法，包括以下具体步骤：

（1）原料预处理:鲜褐藻或加水泡发并洗去表面杂质后的干褐藻切块于0.5 %-1 %甲醛溶液中固色，清水洗去表面甲醛；

（2）消化:加入料液比为1:10-1:40（m/v）的4 %-8 %碳酸氢钠溶液、50-70 ℃、80-400 r/min搅拌条件下消化1-4 h；

（3）酶活调控：在褐藻胶裂解酶液中用K⁺、Na⁺和Ba²⁺的溶液按摩尔比1：2-25:0.001-0.5比例调控单体酶酶活。具体操作时以1-200 mmol/L的BaCl₂溶液加至褐藻胶裂解酶液中，30 ℃恒温孵育5-30 min，以此对褐藻胶裂解酶三个单体酶进行酶活调控；