CN102648214B - 纯化透明质酸类的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种纯化透明质酸类的制造方法,包括以下工序:在含有平均分子量为400~10万的透明质酸类的pH为3以下的溶液里添加水溶性有机溶剂,得到悬浮液;和将上述悬浮液调整到pH为3.5~8,使纯化透明质酸类沉淀。

Description

纯化透明质酸类的制造方法
技术领域
本发明涉及纯化透明质酸类的制造方法。
背景技术
透明质酸广泛地分布于鸡冠、脐带、皮肤、软骨、玻璃体、关节液等生体组织中,例如被广泛地用作化妆品、医药品、食品的成分。另外近年来,尝试将经过化学修饰的透明质酸或低分子化的透明质酸用作化妆品、医药品、食品的成分。例如在国际公开第WO/2008/133267号公报,记载着阳离子化的透明质酸及其制造方法。在日本特公平5-77681号公报,记载着将透明质酸低分子化的方法。
在国际公开第WO/2008/133267号公报中,记载了一种阳离子化透明质酸的制造方法,即使透明质酸(平均分子量200万)在碱性含水介质中与阳离子化剂反应,使利用倾析除去液体而得到的固体物质溶解在食盐水中后,添加醇得到沉淀物,接着用乙醇清洗过滤后的沉淀物进行纯化,使其干燥。由此,从处理液中回收透明质酸或被化学修饰的透明质酸时,通常使用在处理液里添加乙醇使透明质酸沉淀的方法。但是对于低分子化的透明质酸(例如平均分子量10万以下)的情况,如果只是在处理液里添加乙醇,则存在不容易沉淀、回收率低的问题。
在日本特公平5-77681号公报中,记载了在酸性水溶液中将透明质酸分解后加入乙醇使透明质酸沉淀、接着用乙醇清洗过滤而得的各沉淀物来进行纯化的方法。但是这种方法透明质酸的回收率低,所以关于低分子的透明质酸,需要有更有效率的制造方法。
发明内容
本发明提出一种可以得到低分子的纯化透明质酸类且高回收率的纯化透明质酸类的制造方法。
本发明的一种方式的纯化透明质酸类的制造方法,包括以下工序:在含有平均分子量400~10万的透明质酸类的pH 3以下的溶液里添加水溶性有机溶剂,得到悬浮液的工序;和将上述悬浮液调整到pH为3.5~8,使纯化透明质酸类沉淀的工序。
在上述纯化透明质酸类的制造方法中,添加所述水溶性有机溶剂前的所述溶液可以是pH为2以下。
根据上述纯化透明质酸类的制造方法,通过包括在含有平均分子量为400~10万的透明质酸类的pH 3以下的溶液里添加水溶性有机溶剂而得到悬浮液的工序,和将上述悬浮液调整到pH为3.5~8而使纯化透明质酸类沉淀的工序,可以以高回收率得到低分子的纯化透明质酸类。
具体实施方式
以下,对于本发明的一个实施方式的纯化透明质酸类的制造方法进行详细说明。应予说明,在本发明中,“%”是“质量%”,“份”是“质量份”的意思。
1.纯化透明质酸类的制造方法
本实施方式的纯化透明质酸类的制造方法,包括以下工序:在含有平均分子量为400~10万的透明质酸类的pH 3以下的溶液里添加水溶性有机溶剂,得到悬浮液;和将悬浮液调整到pH为3.5~8,使纯化透明质酸类沉淀。
本实施方式的纯化透明质酸类的制造方法可以在处理透明质酸溶液的工序后进行。由此,通过使纯化透明质酸类沉淀,可以与处理液中的其它成分分离。
作为处理透明质酸溶液的工序,例如可举出透明质酸和/或其盐的提取工序(例如从天然物中提取)、透明质酸和/或其盐的生产工序(例如培养、化学合成、酶合成)、透明质酸和/或其盐的低分子化工序(例如酸性处理、碱性处理、酶处理(例如透明质酸酶)、高压处理、高温处理、机械切断处理、电子束照射处理)、透明质酸和/或其盐的化学修饰工序(例如透明质酸和/或其盐所包含的官能团的化学修饰)。其中,作为低分子化工序,因为得到本发明的悬浮液的工序中含有透明质酸类的溶液的pH在3以下,考虑作业性,优选酸性处理透明质酸的工序。
或者,本实施方式的纯化透明质酸类的制造方法也可以以降低混入透明质酸和/或其盐中的杂质为目的来进行。
在本发明中,“纯化透明质酸类”是指透明质酸类的含量为90%以上(优选为93%以上,更优选为95%以上)。应予说明,在本发明中,“透明质酸类的含量”是由利用后述的咔唑硫酸法测定得到的葡萄糖醛酸定量值算出的值。
纯化透明质酸类的平均分子量优选是400~10万,更优选是400~5万,进一步优选是400~1万。
根据本实施方式的纯化透明质酸类的制造方法,纯化透明质酸类的回收率高,且可以用简便的方法提高纯化透明质酸类纯度。
1.1.原料
本实施方式的纯化透明质酸类的制造方法中的原料是平均分子量优选为400~10万(更优选为400~5万,进一步优选为400~1万)的透明质酸类。其中,“原料”是指作为本实施方式的纯化透明质酸类制造方法的对象的透明质酸类。因此,在进行透明质酸溶液的处理工序后,实施本实施方式的纯化透明质酸类的制造方法时,原料的平均分子量例如是进行透明质酸溶液的处理工序后的透明质酸类的平均分子量。因此,例如当透明质酸溶液的处理工序是低分子化时,低分子化前的透明质酸类的平均分子量也可以大于10万(例如400~300万)。
作为原料的透明质酸类的平均分子量超过10万的情况下,在调整到pH为3以下的溶液中添加水溶性有机溶剂时,有时凝胶化,悬浮相与上清相无法分离。
在本发明中,“透明质酸”是指具有1个以上由葡萄糖醛酸与N-乙酰葡萄糖胺的双糖形成的重复构成单元的多糖类。另外,“透明质酸类”是指透明质酸、透明质酸衍生物以及它们的盐。在本发明中,“透明质酸衍生物”是指透明质酸所含的官能团(例如羟基、羧基、酰胺基)修饰了的化合物,例如可举出阳离子化透明质酸、酰化透明质酸、乙酰化透明质酸等。另外,作为“透明质酸的盐或透明质酸衍生物的盐”,没有特别限定,优选是食品或药学上容许的盐,例如钠盐、钾盐、钙盐、锌盐、镁盐、铵盐等。
透明质酸是基本上含有至少一个β-D-葡萄糖醛酸的1位与β-D-N-乙酰葡萄糖胺的3位键合而成的双糖单元的双糖以上的物质,且是基本上由β-D-葡萄糖醛酸和β-D-N-乙酰葡萄糖胺构成、键合多个双糖单元的物质。该糖可以是不饱和糖,作为不饱和糖,可举出非还原末端糖,通常是葡萄糖醛酸的4、5位碳间为不饱和。
作为原料的透明质酸和/或其盐,可以从动物等天然物(例如鸡冠、脐带、皮肤、关节液等生体组织等)中提取,另外可以使用培养微生物或动物细胞而得到的物质(例如使用了链球菌属细菌等的发酵法)、化学或酶合成物等。
1.1.1.平均分子量
在本发明中,(纯化)透明质酸类的平均分子量是用以下的方法而测定的值。
即,精密地称取约0.05g的(纯化)透明质酸类(本产品),溶解于0.2mol/L浓度的氯化钠溶液中,将准确制成100mL的溶液以及准确地量取上述溶液8mL、12mL、16mL并分别加入0.2mol/L浓度的氯化钠溶液准确制成20mL的溶液作为试样溶液。对于该试样溶液以及0.2mol/L浓度的氯化钠溶液,依据日本药典(第十四修正案)一般试验法的粘度测定法(第1法毛细管粘度测定法)在30.0±0.1℃测定比粘度(式(1)),算出各浓度的还原粘度(式(2))。以还原粘度为纵轴、以相对于本产品换算的干燥物的浓度(g/100mL)为横轴绘制曲线图,由连结各点的直线与纵轴的交点求得极限粘度。将这里求得的极限粘度代入Laurent式(式(3)),可算出平均分子量(Torvard C Laurent,Marion Ryan,andAdolph Pietruszkiewicz,”Fractionation of hyaluronic Acid”,Biochemina et Biophysica Acta.,42,476-485(1960)、四方田千佳子、“透明质酸钠制剂的根据SEC-MALLS的分子量评价”、国立卫研报、第121号,030-033(2003))。
(式1)
比粘度={(试样溶液的所需流出秒数)/(0.2mol/L氯化钠溶液的所需流出秒数)}-1
(式2)
还原粘度(dL/g)=比粘度/(相对于本产品换算的干燥物的浓度g/100mL)
(式3)
极限粘度(dL/g)=3.6×10-4M0.78
M:平均分子量
1.1.2.透明质酸类的含量
在(纯化)透明质酸类中,透明质酸类的含量是(纯化)透明质酸类的纯度指标,透明质酸类的含量越多,(纯化)透明质酸类的纯度就越高。
在本发明中,(纯化)透明质酸类中的透明质酸类的含量是由用咔唑硫酸法(例如日本药典)测定的葡萄糖醛酸定量值算出的值。
咔唑硫酸法的如下方法:在硼酸钠·硫酸溶液中加入透明质酸水溶液并混合,加热分解透明质酸后冷却,加入咔唑·乙醇溶液并混合,测定加热后冷却的试样液的吸光度(530nm)。使用同样处理的D-葡萄糖醛酸内酯而制出校正曲线,算出D-葡萄糖醛酸内酯换算值后,乘以1.102求得葡萄糖醛酸定量值。所得到的葡萄糖醛酸定量值乘以(透明质酸类的分子量/葡萄糖醛酸的分子量),可算出透明质酸类的含量。
1.2.得到悬浮液的工序
在本实施方式的纯化透明质酸类的制造方法中,通过在含有平均分子量为10万以下的原料透明质酸类的pH 3以下的溶液中添加水溶性有机溶剂,从而可得到悬浮液。
在本发明中,“悬浮液”是指固体微粒分散于液体中的混合物。例如,悬浮液可以是固体分散于液体中而液体混浊的状态,也可以分离为悬浮相和上清相。在之后的工序中从纯化透明质酸类容易沉淀的观点来看,优选悬浮液分离为悬浮相和上清相。
优选含有原料透明质酸类的溶液的溶剂是水。含有原料透明质酸类的溶液可以含有2%以下(优选是1%以下)的食盐等无机盐,更优选上述溶液的无机盐浓度小于1%。
在含有原料透明质酸类的溶液中,透明质酸类的浓度没有特别限定,从提高回收效率的观点来看,优选是0.1~30%,更优选是1~10%。
在得到悬浮液的工序中,水溶性有机溶剂添加溶液向悬浮液变化所至少需要的量即可。作为水溶性有机溶剂,例如可举出甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇等醇系溶剂,丙酮、甲基乙基酮等酮系溶剂,四氢呋喃、乙腈等,它们可以单独或组合使用。其中优选乙醇。
水溶性有机溶剂的添加量相对于1份含有透明质酸类的溶液为1份以上,优选为1.5~50份,更优选为1.5~20份。此时,如果水溶性有机溶剂的添加量相对于1份含有透明质酸类的溶液为小于1份,则难以产生悬浮。
另外,在得到悬浮液的工序中,添加水溶性有机溶剂前的溶液pH在3以下,优选pH为0.1~2.5,更优选pH为0.1~2。如果添加水溶性有机溶剂前的溶液pH超过3,则即使添加水溶性有机溶剂也很难产生悬浮,在之后的工序中即使将溶液的pH调整到3.5~8,纯化透明质酸类也难以沉淀。另外,如果添加水溶性有机溶剂前的溶液pH过低,则有时由于在之后的工序中在将溶液的pH调整到3.5~8时会产生大量的盐,所以不优选。
1.3.沉淀透明质酸类的工序
在本实施方式的纯化透明质酸类的制造方法中,将悬浮液pH调整到3.5~8,使纯化透明质酸类沉淀。此时,如果悬浮液的pH不在3.5~8的范围,则纯化透明质酸类很难沉淀。另外,从能够达到更高回收率的方面看,优选将悬浮液pH调整到4~7,更优选将pH调整到4~6。
2.实施例
以下,利用实施例对本发明做更详细的说明,本发明并不限定于实施例。
2.1.试验方法
在本实施例中,(纯化)透明质酸类的平均分子量可用上述实施方式中说明的方法来测定。另外,(纯化)透明质酸类的含量可由利用咔唑硫酸法测定得到的葡萄糖醛酸定量值来算出。
2.2.实施例1
在2L水中加入盐酸,调整到pH 0.3,加温到70℃。达到70℃温度后,投入透明质酸(平均分子量30万,Kewpie株式会社制)100g,在70℃进行2小时酸分解。之后,将反应液冷却到常温,一点点地加入5L乙醇,使分离为悬浮相和上清相。接着,以氢氧化钠调整pH到5.0,使透明质酸沉淀,过滤回收沉淀物,以80%(v/v)乙醇500mL清洗3次。在60℃真空干燥得到的沉淀物,可得到纯化透明质酸。
实施例1所得到的纯化透明质酸的平均分子量为8000,透明质酸含量为95.4%。应予说明,乙醇添加前的处理液的pH是0.3。
2.3.实施例2
使透明质酸含量为91.1%的透明质酸(平均分子量3000,Kewpie株式会社制)5.0g溶解在水500mL中,用盐酸调整pH到1.0。接着边搅拌边慢慢添加乙醇10L,使分离为悬浮相和上清相。接着,以氢氧化钠调整pH到5.0,使透明质酸沉淀,过滤回收沉淀物,以80%(v/v)乙醇100mL清洗3次。在60℃真空干燥得到的沉淀物,可得到纯化透明质酸。
实施例2所得到的纯化透明质酸的平均分子量为3000,透明质酸的含量为97.1%。
2.4.试验例1
在实施例2中,将用作原料的透明质酸的平均分子量以及乙醇添加前的处理液的pH、沉淀前的处理液的pH使用表1所示,除此之外,用与实施例2同样的方法制造纯化透明质酸(No.1~18,实施例2的纯化透明质酸是No.3)。应予说明,使用盐酸或氢氧化钠来进行处理液的pH调整。另外,有沉淀生成的No.1~5、No.8~12、No.15~17的纯化透明质酸含量均在95%以上,平均分子量与原料透明质酸的平均分子量相比没有改变。
用以下指标来评价No.1~18的纯化透明质酸的水溶性有机溶剂添加后以及pH调整后各自的处理液的状态。
A:水溶性有机溶剂添加后,分离为悬浮相和上清相,pH调整后沉淀。
B:水溶性有机溶剂添加后,分离为悬浮相和上清相,pH调整后有点难沉淀,但不造成问题。
C1:水溶性有机溶剂添加后,无法分离为悬浮相和上清相,pH调整后也不沉淀。
B2:水溶性有机溶剂添加后,虽分离为悬浮相和上清相,但溶液有点凝胶化,pH调整后有点难沉淀,但不造成问题。
C2:水溶性有机溶剂添加后,无法分离为悬浮相与上清相,溶液凝胶化,pH调整后也不沉淀。
C3:水溶性有机溶剂添加后,虽立刻分离为悬浮相和上清相,但pH调整后不沉淀。
表1
  No.   原料透明质酸的平均分子量   乙醇添加前的处理液的pH   沉淀前的处理液的pH   处理液的状态
  1   3,000   0.1   5.0   A
  2   3,000   0.5   5.0   A
  3   3,000   1.0   5.0   A
  4   3,000   2.0   5.0   A
  5   3,000   3.0   5.0   B1
  6   3,000   4.0   5.0   C1
  7   3,000   6.0   5.0   C1
  8   1,000   2.0   5.0   A
  9   1万   2.0   5.0   A
  10   2万   2.0   5.0   A
  11   5万   2.0   5.0   A
  12   10万   2.0   5.0   B2
  13   10万   4.0   5.0   C2
  14   30万   2.0   5.0   C2
  15   3,000   1.0   7.0   A
  16   3,000   1.0   4.0   A
  17   3,000   1.0   3.5   B1
  18   3,000   1.0   3.0   C3
2.5.实施例3
在实施例1的纯化透明质酸的制造方法中,将反应冷却后添加的乙醇变为丙酮,除此之外,用与实施例1同样的方法来制造纯化透明质酸。
实施例3得到的纯化透明质酸的平均分子量为8000,透明质酸含量为96.0%。
2.6.实施例4
在实施例2的纯化透明质酸的制造方法中,将溶解用作原料的透明质酸的水变为1%食盐水,除此之外,用与实施例2同样的方法制造纯化透明质酸。
实施例4得到的纯化透明质酸的平均分子量为3000,透明质酸的含量是94.0%。
2.7.实施例5
在实施例2的纯化透明质酸的制造方法中,将溶解用作原料的透明质酸的水变为2%食盐水,除此之外,用与实施例2同样的方法制造纯化透明质酸。应予说明,实施例1~3中乙醇添加前的处理液的食盐浓度小于1%。
实施例5得到的纯化透明质酸的平均分子量为3000,透明质酸的含量是91.9%。
2.8.实施例6
在1L容量的烧杯中,添加透明质酸钠(Kewpie株式会社制,平均分子量8000)20g、5%氢氧化钠20mL、水180mL以及缩水甘油基三甲基氯化铵(GTA(有效成分约80%,水份约20%))30mL,在40℃边用搅拌子搅拌边使其反应1小时。
反应结束后,以盐酸调整pH到1.0。接着,一边搅拌一边慢慢添加乙醇800mL,使分离为悬浮相和上清相。接着,以氢氧化钠调整pH到4.0,使沉淀物沉淀,过滤回收沉淀物,以80%乙醇500mL清洗3次。在60℃真空干躁得到的沉淀物,得到纯化阳离子化透明质酸。
实施例6得到的纯化阳离子化透明质酸的平均分子量为6000,阳离子化透明质酸的含量为95.6%。
以上是本发明的实施方式的说明。本发明包括与实施方式中说明的构成实质上相同的构成(例如,功能、方法和结果相同的构成、或目的和效果相同的构成)。另外,本发明包括将实施方式中说明的构成的非本质的部分置换的构成。另外,本发明包括与实施方式中说明的构成产生相同的作用效果的构成或能够达成相同目的的构成。另外,本发明包括在实施方式中说明的构成中附加了公知技术的构成。

Claims (2)

1.一种纯化透明质酸类的制造方法,包括以下工序:添加水溶性有机溶剂前的溶液是含有平均分子量为400~10万的透明质酸类的pH3以下的溶液,在该溶液里添加水溶性有机溶剂,得到悬浮液的工序;和将所述悬浮液调整到pH3.5~8,使纯化透明质酸类沉淀的工序。
2.如权利要求1所述的纯化透明质酸类的制造方法,其中,添加所述水溶性有机溶剂前的所述溶液pH在2以下。
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