CN101781338A - 一种分离提取l-核糖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分离提取利用L-阿拉伯糖合成L-核糖的反应液中的L-核糖的方法，该方法包括对反应液进行离心处理、采用离子交换层析以及模拟移动床色谱分离的步骤，最后浓缩、结晶得到L-核糖。结晶后L-核糖的纯度＞95％。本发明的方法具有操作简单、产品纯度高、颜色浅及收率高等特点。

Description

一种分离提取L-核糖的方法
技术领域
本发明属于生物化工产品分离技术领域，具体涉及一种分离提取L-核糖的方法，特别是一种采用离子交换层析与模拟移动床色谱，分离提取利用L-阿拉伯糖合成L-核糖的反应液中的L-核糖的方法。
背景技术
L-核糖是一种与生物遗传有关的重要的糖类，在生理上具有十分重要的作用，是各种核糖核酸(RNA)和各种核苷酸辅酶的组成糖，广泛用于食品、化妆品行业，有很高的应用价值。近年来，随着基因工程研究的逐步深入，L-核糖及其衍生物在医药中的应用报道日益增加，人们发现L-核糖核苷类化合物具有显著的生理活性，在抗肿瘤、抗艾滋病药物研究中显示了极大的优越性，比D-核糖核苷类化合物的毒性低。L-核糖核苷活性成分的药物在癌症、乙肝、过敏等疾病的治疗方面有极大的应用潜力。L-核糖的应用范围不断扩大，使得全球L-核糖的需求量逐年增加，与广泛存在于天然化合物中的D-核糖相比，由于L-核糖在自然界和生物体内并不存在，从而确定了L-核糖是极为昂贵的稀有糖类。因此人们对制备L-核糖方法的研制兴趣日益浓厚，以期寻找适合工业化生产的L-核糖。L-核糖的合成是一个在有机合成中富有挑战性的课题，研究与开发各种合成方法十分活跃，这些方法包括以L-阿拉伯糖、L-木糖、D-核糖或非糖类化合物等为原料来合成L-核糖。
奚强等研究了L-核糖的合成方法(L-核糖的合成，武汉工程大学学报，2009，31(5))，以L-阿拉伯糖为原料，加入钼酸盐类催化剂及苯胺，反应得到糖胺，糖胺在苯甲酸存在下分解得到L-核糖，收率为30％。在得到的L-核糖反应液中，含有较多的未反应的原料L-阿拉伯糖，以及催化剂、色素等杂质和木糖等副产物，虽然其中仍然含有较高浓度的L-核糖，却不能结晶出合格的产品，从而导致资源浪费，造成经济和社会效益降低。此外，提取反应液中L-核糖的工艺操作繁琐、收率低，使用了大量有毒有害的有机物质，并产生大量的有机废液，且处理和回收有机物的成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种分离提取L-核糖的方法，特别是在利用L-阿拉伯糖合成L-核糖的反应液中分离提取L-核糖的方法。
本发明的方法包括如下步骤：
1)反应液预处理：对利用L-阿拉伯糖合成L-核糖的反应液进行离心处理，以除去反应液中的大量催化剂，确保后续离子交换系统及模拟移动床能正常运行；
2)离子交换层析：将离心后所得溶液进行离子交换树脂柱层析，以除去溶液中残留的催化剂和大量色素，使离交液的质量能满足模拟移动床的进料要求；
3)对层析后的离交液进行模拟移动床色谱分离，利用L-核糖、L-阿拉伯糖、木糖和色素等在模拟移动床中的流速不同，流出模拟移动床的先后顺序不同，得到富含L-核糖的溶液；
4)将富含L-核糖的溶液浓缩、结晶，得到L-核糖。
其中，所述离心的速度为2000～4000r/min，优选离心的速度为3000r/min，且为连续式离心。
所述离子交换树脂为弱碱性树脂，优选D318大孔弱碱性阴离子交换树脂；
所述离子交换树脂的装填量为42L，树脂层高度为1.5m；
所述模拟移动床中填装弱碱性阴离子交换树脂，优选FLC-10钙型树脂
所述模拟移动床的进水速率为45.92～57.40ml/min，进样速率8.61～17.22ml/min，废水流出速率45.92～57.40ml/min，产品流出速率8.61～17.22ml/min，回填速率为34.44～40.1845.92ml/min；
优选地，所述模拟移动床的进水速率为51.66ml/min，进样速率11.48ml/min，废水流出速率51.66ml/min，产品流出速率11.48ml/min，回填速率为40.18ml/min。
本发明还提供上述方法的应用，即用于分离和提取利用L-阿拉伯糖合成L-核糖的反应液。
本发明的方法首先采用离心处理除去反应液中的大量催化剂，再通过阴离子交换树脂除去残留的催化剂和大量色素，最后利用模拟移动床色谱分离提取L-核糖。该方法具有提取L-核糖的收率和纯度高、操作简单、颜色浅等优点，提取液浓缩结晶后得到L-核糖的纯度大于95％。
此外，模拟移动床能循环使用，连续工作，操作简单，大大降低了生产成本，不会给环境带来污染。因此，在L-核糖提取方法中采用离子交换层析与模拟移动床脱色、除杂能简化操作步骤，降低生产成本，同时提高产品纯度和收率，更适合工业化的大生产。
附图说明
图1为在分离提取L-核糖的方法中模拟移动床色谱的流程图。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在没有背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
1.模拟移动床条件
1.1色谱柱：长100cm，内径为3.7cm，装填FLC-10钙型树脂，树脂装填量为1000mL，树脂层高度为95cm。循环管内径6.4mm。
1.2柱排布情况：进料区(柱1～4)、精馏区(柱5～8)和进料区(柱9～12)，通过切换阀每25分钟前进一根柱子。
1.3停留时间：25min。
2.在分离提取L-核糖中模拟移动床色谱的流程
模拟移动床技术是采用阀切换的方式来模拟实现固定相与流动相的相对移动，从而实现连续操作的一种色谱分离手段。在分离提取L-核糖的方法中模拟移动床的流程如图1所示，本发明将模拟移动床分为三个区，即进水区(柱1～4)、精馏区(亦称“回填区”，柱5～8)和进料区(柱9～12)。流动相水从柱1的入口处进入模拟移动床，富含L-核糖和L-阿拉伯糖的反应液从柱9的入口处进入模拟移动床；流动相的流动方向为从柱1向柱12流动，固定相(即固定在柱中的树脂)相对于流动相的移动方向为从柱12向柱1移动；精馏纯化的富含L-核糖的溶液从柱5的入口处流出，富含L-阿拉伯糖的溶液从柱12的出口处流出。
实施例1
1)取20L L-阿拉伯糖合成L-核糖的反应液，以3000r/min的速度进行连续式离心，直至不再有液体离心出来；
2)将离心后所得溶液经D318大孔弱碱性阴离子交换树脂层析，树脂的装填量为42L，树脂层高度为1.5m，用水洗脱；
得离交液：L-核糖含量为11.87％，纯度为37.04％，木糖含量为24.60％，L-阿拉伯糖含量为10.32％，干物含量为32.05％，墨绿色。
3)取层析后的离交液26L，开启模拟移动床进样处理，调节进水速率为51.66ml/min，进样速率为11.48ml/min，废水流出速率为51.66ml/min，产品流出速率为11.48ml/min，回填速率为40.18ml/min；所得35.58L富含L-核糖的溶液为淡黄色，L-核糖含量为8.50％，干物为8.87％，纯度为95.8％，L-核糖回收率为98.0％；
4)将富含L-核糖的溶液浓缩、结晶，得到L-核糖，L-核糖晶体纯度提高到99.5％。
实施例2
1)取实施例1中层析后的离交液26L，开启模拟移动床进样处理，调节进水速率为45.92ml/min，进样速率为8.61ml/min，废水流出速率为45.92ml/min，产品流出速率为8.61ml/min，回填速率为34.44ml/min；所得36.90L富含L-核糖的溶液为淡黄色，L-核糖含量为8.28％，干物为10.19％，纯度为81.2％，L-核糖回收率为99％；
2)将富含L-核糖的溶液浓缩、结晶，得到L-核糖，L-核糖晶体纯度提高到99.1％。
实施例3
1)取实施例1中层析后的离交液26L，开启模拟移动床进样处理，调节进水速率为57.40ml/min，进样速率为17.22ml/min，废水流出速率为57.40ml/min，产品流出速率为17.22ml/min，回填速率为45.92ml/min；所得34.9L富含L-核糖的溶液为淡黄色，L-核糖含量为8.14％，干物为9.01％，纯度为90.3％，L-核糖回收率为92％；
2)将富含L-核糖的溶液浓缩、结晶，得到L-核糖，其纯度为95.4％。

Claims (8)

1.一种分离提取L-核糖的方法，包括如下步骤：
1)对利用L-阿拉伯糖合成L-核糖的反应液进行离心处理；
2)将离心后所得溶液进行离子交换树脂柱层析；
3)对层析后的离交液进行模拟移动床色谱分离，得到富含L-核糖的溶液；
4)将富含L-核糖的溶液浓缩、结晶，得到L-核糖。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)所述离心的速度为2000-4000r/min，且为连续式离心。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)所述离子交换树脂为D318大孔弱碱性阴离子交换树脂。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)所述模拟移动床中填装弱碱性阴离子交换树脂。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述弱碱性阴离子交换树脂为FLC-10钙型树脂。
6.根据权利要求1、4或5所述的方法，其特征在于，所述模拟移动床的进水速率为45.92～57.40ml/min，进样速率8.61～17.22ml/min，废水流出速率45.92～57.40ml/min，产品流出速率8.61～17.22ml/min，回填速率为34.44～45.92ml/min。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述模拟移动床的进水速率为51.66ml/min，进样速率11.48ml/min，废水流出速率51.66ml/min，产品流出速率11.48ml/min，回填速率为40.18ml/min。
8.权利要求1-7任一项所述方法的应用，其特征在于，用于分离和提取利用L-阿拉伯糖合成L-核糖的反应液。
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