CN101659709B

CN101659709B - 岩藻聚糖的制备方法

Info

Publication number: CN101659709B
Application number: CN2009101125709A
Authority: CN
Inventors: 吴永沛; 刘翼翔
Original assignee: Jimei University
Current assignee: Jimei University
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2029-09-18
Also published as: CN101659709A

Abstract

本发明公开了一种岩藻聚糖的制备方法，它在传统的岩藻聚糖的制备技术的基础上，通过采用HCl调节溶液的pH值、添加金属螯合剂EDTA的方法，使原来螯合在岩藻聚糖硫酸基上的重金属离子脱落并与EDTA形成螯合物。采用超滤技术，使EDTA-重金属螯合物与岩藻聚糖分离、浓缩，经过冷冻干燥，即可制备脱除重金属元素的岩藻聚糖。本发明具有操作简单、条件温和、适合于规模化操作、重金属离子脱落率高、成本低等优点。

Description

岩藻聚糖的制备方法

技术领域

本发明涉及一种从海藻制备岩藻聚糖并脱除重金属离子的方法，特别是涉及利用pH调节与金属离子螯合剂EDTA相结合的技术方法，除去岩藻聚糖粗品中的重金属元素As、Ag、Cd、Pb的岩藻聚糖的制备方法。

背景技术

岩藻聚糖是存在于褐藻(如海带)细胞壁的一种酸性硫酸多糖，其分子结构中含有硫酸根(^＝SO₄)和糖醛酸(COOH)等结构成分，使该多糖具有聚阴离子体系的特征，能够结合海洋中的重金属离子(如As⁺²、Ag⁺²、Cd⁺²、Pb⁺³)。重金属对人体危害极大，尽管这些重金属在岩藻聚糖中以络合态形式存在，然而，一旦多糖进入人体，由于肠道的酸性介质条件，这些重金属元素可能会解离出来，从而造成对人体的危害。此外，由于这些重金属盐的结合，使岩藻聚糖中的^＝SO₄以盐的形式存在，降低了岩藻聚糖的溶解性、粘性等性质。大量研究表明，岩藻聚糖的生物活性与硫酸根有关，重金属的结合也降低了该多糖的生物活性。

以往在制备岩藻聚糖的过程中，没有考虑将所结合的重金属去除的问题，造成岩藻聚糖制备重金属含量高，影响了该产品的质量。本项发明在以往提取工艺的基础上，通过添加金属离子螯合剂EDTA及调节溶液的pH值，实现了低重金属含量岩藻聚糖的制备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单、条件温和、适合于规模化操作、重金属离子脱落率高、成本低的从岩藻聚糖除去重金属离子的岩藻聚糖的制备方法。该方法可应用于工业化生产。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

本发明是一种岩藻聚糖的制备方法，它以海带干品为原料，经除杂、烘干、粉碎、过筛80-100目制成海带干粉；它包括以下步骤：

(1)将海带干粉加进无离子水中，海带干粉与无离子水的比例为1∶18-20，保温75-80℃、3-4小时，离心，取上清液；(2)上清液冷却至室温后加入4N浓度的盐酸溶液，使盐酸的浓度达到0.1mol/L；(3)静置15-20分钟后离心除去沉淀，上清液用6N浓度的氢氧化钠中和至中性，静置15-20分钟后离心除去沉淀；(4)上清液加入乙醇，使之达到浓度30％-60％，静置20-24小时后离心得到岩藻聚糖粗品。

步骤(4)所得的岩藻聚糖粗品，按质量比例1∶5加入无离子水，加入4N盐酸溶液使浓度达到0.1mol/L，搅拌均匀后加入2N浓度的乙二胺四乙酸(EDTA)溶液，使溶液的EDTA浓度达到0.005mol/L，4℃放置60-90分钟后超滤浓缩3-4次，浓缩液经冷冻干燥即得到脱去重金属元素如As、Ag、Cd、Pb的岩藻聚糖(岩藻聚糖纯品)。

步骤(3)和(4)所述的离心除去沉淀的离心机转速每分钟6000-10000转、离心时间10-15分钟，其目的是到达到固体与液体的分离。

采用上述方案后，由于采用盐酸调节海带提取液的pH值(盐酸浓度为0.1mol/L)，使溶液中的可溶性褐藻酸钠杂质转变为不溶性的褐藻酸，经离心方法除去。此步骤具有除去杂质及解离重金属离子的双重作用。为下面的纯化简化了步骤。

溶液经氢氧化钠中和后，加入乙醇至30％-60％的浓度，使岩藻聚糖沉淀，制备岩藻聚糖粗品。

在岩藻聚糖粗品中加入盐酸使其浓度达到0.1mol/L，再加入EDTA溶液，在酸性溶液中，重金属离子发生部分解离并与EDTA结合，形成EDTA-重金属螯合物。EDTA-重金属螯合物能够透过超滤膜，而岩藻聚糖由于分子量较大不能透过超滤膜，其结果就可以方便地除去重金属元素。

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

实施例1：

本发明是一种岩藻聚糖的制备方法，包括以下步骤：

(1)取干海带100kg，除去沙土、杂物，进行烘干、粉碎、过筛80目制成海带干粉。

(2)取上述海带干粉50Kg，加入无离子水1000Kg，搅拌均匀。保温80℃3hr后，采用管式连续离心机离心(每分钟10000转，10分钟)，得上清液约300Kg。

(3)浓盐酸(HCl)配成4mol/L浓度，按比例添加于上述上清液，使其HCl浓度达到0.1mol/L。放置15分钟后采用管式连续离心机离心，沉淀物主要为褐藻酸杂质。得上清液约250Kg。

(4)固体氢氧化钠(NaOH)配成6N浓度溶液，用于中和上述制成的上清液，使上清液的pH值调节为6.8。

(5)上述溶液中加入浓度95％的乙醇，使溶液的乙醇浓度达到30％，放置沉淀24小时后，离心除去沉淀物(杂质蛋白质、杂多糖等)，得上清液约220Kg。

(6)上述制得的上清液继续添加浓乙醇，使乙醇的最终的浓度达到60％。放置沉淀24小时后，离心取沉淀物约32Kg(岩藻聚糖粗品)。

(7)取沉淀物加入无离子水(1∶5)，搅拌均匀，加入4mol/L的浓HCl，使HCl的最终浓度达到0.1mol/L。

(8)搅拌均匀后加入2N乙二胺四乙酸(EDTA)溶液，使溶液的EDTA浓度达到0.005mol/L，4℃放置60分钟。

(9)采用超滤装置(Biomax-200膜)进行超滤浓缩，由于EDTA-重金属螯合物与岩藻聚糖的分子量相差悬殊，可选用截留分子量50KD的膜进行超滤浓缩。超滤浓缩可根据实际情况进行3-4次。

(10)超滤浓缩得到的浓缩液经冷冻干燥即得到脱去重金属元素的岩藻聚糖(岩藻聚糖纯品)。得率为海带干粉的1.5-1.8％。

在本实施例中，超滤浓缩的技术参数，是根据超滤膜的型号、性质而定。例如采用Biomax系列改良聚砜膜C型网(粗糙网)，适用于高粘度性质的岩藻聚糖的分离浓缩。其目的是将大分子的岩藻聚糖进行浓缩，而溶液中的小分子物质，包括EDTA与重金属的螯合物，通过超滤除去。

实施例2：

本发明是一种岩藻聚糖的制备方法，包括以下步骤：

(2)取上述海带干粉50Kg，加入无离子水900Kg，搅拌均匀。保温75℃3hr后，采用管式连续离心机离心(每分钟600转，12分钟)，得上清液约300Kg。

(3)浓盐酸(HCl)配成4mol/L浓度，按比例添加于上述上清液，使其HCl浓度达到0.1mol/L。放置18分钟后采用管式连续离心机离心，沉淀物主要为褐藻酸杂质。得上清液约250Kg。

(4)固体氢氧化钠(NaOH)配成6N浓度溶液，用于中和上述制成的上清液，使上清液的pH值调节为6.9。

(5)上述溶液中加入浓度95％的乙醇，使溶液的乙醇浓度达到50％，放置沉淀24小时后，离心除去沉淀物(杂质蛋白质、杂多糖等)，得上清液约220Kg。

(6)上述制得的上清液继续添加浓乙醇，使乙醇的最终的浓度达到60％。放置沉淀20小时后，离心取沉淀物约32Kg(岩藻聚糖粗品)。

(7)岩藻聚糖纯品的制备与实施例1相同。

实施例3：

本发明是一种岩藻聚糖的制备方法，包括以下步骤：

(2)取上述海带干粉50Kg，加入无离子水950Kg，搅拌均匀。保温77℃3.5hr后，采用管式连续离心机离心(每分钟800转，15分钟)，得上清液约300Kg。

(3)浓盐酸(HCl)配成4mol/L浓度，按比例添加于上述上清液，使其HCl浓度达到0.1mol/L。放置20分钟后采用管式连续离心机离心，沉淀物主要为褐藻酸杂质。得上清液约250Kg。

(4)固体氢氧化钠(NaOH)配成6N浓度溶液，用于中和上述制成的上清液，使上清液的pH值调节为7。

(5)上述溶液中加入浓度95％的乙醇，使溶液的乙醇浓度达到40％，放置沉淀20小时后，离心除去沉淀物(杂质蛋白质、杂多糖等)，得上清液约220Kg。

(6)上述制得的上清液继续添加浓乙醇，使乙醇的最终的浓度达到55％。放置沉淀20小时后，离心取沉淀物约32Kg(岩藻聚糖粗品)。

(7)岩藻聚糖纯品的制备与实施例1相同。

本发明方法适合于从海带提取低含量重金属的岩藻聚糖，也可应用于将普通的岩藻聚糖(重金属含量超标的岩藻聚糖)进一步脱除其重金属元素。本发明对于制备较高卫生质量的岩藻聚糖，具有重要的实际应用价值。

从步骤1-6制得的岩藻聚糖粗品(中间产品，未脱除重金属元素)与步骤7-10制得的岩藻聚糖纯品(终产品，已脱除重金属元素)，采用下面方法处理后检测其重金属元素，以验证上述步骤的合理性。

操作如下：称取0.5克未脱除重金属岩藻聚糖及已脱除重金属岩藻聚糖样品于聚四氟乙烯(PTFE)消解罐中，加入5mL浓硝酸，在100℃下预消解6h后，进行微波消解。消解完毕后，冷却。取出PTFE罐，用5％HNO₃(V/V)转移、定容到50mL。用ICP-MS检测重金属元素。每个样品各平行3份。按标准曲线法求得各金属元素含量。

经采用质谱仪ICP-MS检测，样品的重金属元素Pb、Ag、Cd、As(mg/Kg)含量如下：

岩藻聚糖制品重金属元素含量测定结果

从上表可以看出，采用本发明制备的脱除重金属元素的岩藻聚糖，制品重金属元素Pb、Ag、Cd、As的含量，分别下降了83％、95％、95％和51％，效果十分显著。

本发明在采用氢化物-原子荧光光谱(HG-AFS)法并结合质谱(ICP-MS)对岩藻聚糖中的重金属元素进行了检测分析的基础上，报道了在岩藻聚糖提取精制工艺环节中通过pH调节与添加金属离子螯合剂——EDTA的技术工艺，使岩藻聚糖中的重金属元素如As、Ag、Cd、Pb得到有效脱除，从而制备高纯度、低重金属含量的岩藻聚糖。

Claims

1.一种岩藻聚糖的制备方法，它以海带干品为原料，经除杂、烘干、粉碎、过筛80-100目制成海带干粉；其特征在于：它包括以下步骤：(1)将海带干粉加进无离子水中，海带干粉与无离子水的比例为1∶18-20，保温75-80℃、3-4小时，离心，取上清液；(2)上清液冷却至室温后加入4N浓度的盐酸溶液，使盐酸的浓度达到0.1mol/L；(3)静置15-20分钟后离心除去沉淀，上清液用6N浓度的氢氧化钠中和至中性，静置15-20分钟后离心除去沉淀；(4)上清液加入乙醇，使之达到浓度30％-60％，静置20-24小时后离心得到岩藻聚糖粗品；(5)所得的岩藻聚糖粗品，按质量比例1∶5加入无离子水，加入4N盐酸溶液使浓度达到0.1mol/L，搅拌均匀后加入2N浓度的乙二胺四乙酸(EDTA)溶液，使溶液的EDTA浓度达到0.005mol/L，4℃放置60-90分钟后超滤浓缩3-4次，浓缩液经冷冻干燥即得到脱去重金属元素As、Ag、Cd、Pb的岩藻聚糖。

2.根据权利要求1所述的岩藻聚糖的制备方法，其特征在于：步骤(3)和(4)所述的离心除去沉淀的离心机转速每分钟6000-10000转、离心时间10-15分钟，其目的是达到固体与液体的分离。