CN103290079B - 一种λ-卡拉胶寡糖的制备方法 - Google Patents

一种λ-卡拉胶寡糖的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用λ-卡拉胶降解菌进行菌解制备λ-卡拉胶寡糖的方法,该方法的特点是先培养胞外能产λ-卡拉胶降解酶的卡拉胶降解菌,再按体积比1∶0.8~1.2比例将该菌液直接加入到含0.5(wt)%~2.0(wt)%的λ-卡拉胶的反应液中,于20~30℃,100~150rpm,反应1~5d,离心获得含寡糖的上清液,利用活性碳柱吸附寡糖,利用20~40(v)%的乙醇解吸附,浓缩,冷冻干燥,得到聚合度在2-8的λ-卡拉胶寡糖。本发明的优点是制备工艺简单,收率高,稳定性高,适合工业化生产,能够快速、大量生产聚合度在2-8之间的λ-卡拉胶寡糖,在λ-卡拉胶寡糖的生产方面有很大的应用前景。

Description

一种λ-卡拉胶寡糖的制备方法
技术领域
本发明涉及一种寡糖的制备方法,尤其涉及一种聚合度在2-8之间的λ-卡拉胶寡糖的制备方法。
背景技术
卡拉胶是从红藻中提取的一种天然的聚阴离子硫酸半乳糖结构的海藻多糖,包括κ-,ι-,λ-等类型;其广泛用于食品、日用化工、医药等行业;λ-卡拉胶寡糖是λ-卡拉胶经过降解后得到的低分子化合物,其结构与内源性肝素(HS)有很多相似之处,属于外源性类肝素结构化合物。近年来,这些寡糖及其衍生物的许多生理活性逐渐被认识,其降解产物卡拉胶寡糖的活性研究也已得到充分的开展,如抗凝血、抗肿瘤、抗病毒、抗炎活性及增强免疫功能等,由于寡糖的生物活性优于多糖,且毒副作用更小,所以它是从事糖类药物研究与开发的模型生物分子,具有很多潜在的活性应用价值。
目前卡拉胶的降解方法主要有液体酸降解和酶降解。日本专利(专利号JP2000116376)使用了卡拉胶酶制备κ-卡拉胶寡糖,该方法首先分离提取卡拉胶酶,再以此酶进行酶解得到寡糖混合体。由于此酶来源于海洋弧菌,所以价格昂贵,且酶的稳定性差,制备过程繁琐,生产周期长,成本高,不适合工业化生产;中国专利(专利号CN1513880A)中,采用了稀硫酸溶液作为水解介质,生产κ-卡拉胶寡糖,该方法用于工业化生产会造成设备腐蚀、排放的废水易导致环境污染,并且方法中的中和步骤会产生大量的盐,且酸解反应会造成硫酸基不同程度脱落,切割无规律性,使产物非常复杂,无法获得纯的λ-卡拉胶寡糖,目的产物不易分离,生产中也需要有脱盐过程,导致工艺复杂,生产成本提高,生产效率也较低。因此,目前的现有技术中还缺乏简单、快速、工业化制备λ-卡拉胶寡糖的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种λ-卡拉胶寡糖的制备方法,它具有制备工艺简单,能够实现快速、低耗、大量生产λ-卡拉胶寡糖。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种λ-卡拉胶寡糖的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)配制ATCCmedium1575固体培养基和液体培养基,产λ-卡拉胶降解酶的菌株Pseudoalteromonascarrageenovora在温度20~25℃的固体斜面培养1~2d,然后接种至液体培养基,在20~25℃培养1~2d,促使其胞外产生λ-卡拉胶降解酶;
2)按体积比1∶0.8~1.2比例将上述含酶的培养液加入到无菌λ-卡拉胶溶液中(优选是等体积比例),使λ-卡拉胶的终浓度为0.5(wt)%~2.0(wt)%,再置于摇床或发酵罐中反应1~5d,反应温度为20~30℃,转速为100~150rpm;
3)将上述反应液在5000~10000rpm转速下离心10~30min或过滤,收集上清液或滤液;
4)将该上清液或者滤液用1~2倍体积洗净的活性炭处理3~5h,吸附聚合度较小的寡糖,纯水洗脱未吸附的寡糖和盐类杂质,再利用20(v)%~40(v)%的乙醇对吸附后活性炭进行洗脱,洗脱液真空浓缩,冷冻干燥,得到λ-卡拉胶寡糖。
作为优选,所述λ-卡拉胶降解菌株Pseudoalteromonascarrageenovora来源于美国标准生物品收藏中心(ATCC),收藏号:43555。
作为改进,所述步骤2)中的无菌λ-卡拉胶溶液是在ATCCmedium1575液体培养基中加入λ-卡拉胶,使λ-卡拉胶的浓度为1.0(wt)%~4.0(wt)%。
优选中,乙醇的洗脱体积为10~20倍原溶液体积。
最后,所述λ-卡拉胶寡糖的结构特征如下:
其中n=1-4,为自然数。
与现有技术相比,本发明的优点在于:将含λ-卡拉胶降解酶的菌液直接加入到λ-卡拉胶的底物中,省略了繁琐的酶制备过程;用活性炭对低聚合度寡糖进行吸附处理,乙醇解吸附获得目的寡糖,大大减少并优化了工艺步骤,降低了生产成本。本发明制备工艺简单,收率高,稳定性好,能够快速、大量生产聚合度在2-8之间的λ-卡拉胶寡糖,适合工业化生产,在λ-卡拉胶寡糖的生产方面有很大的应用前景。
附图说明
图1为λ-卡拉胶菌解后寡糖的PAGE电泳图谱;
其中:1为和光纯业工业株式会社提供的λ-卡拉胶原料;
2为未经活性炭处理的菌解物,其条件为0.75%λ-卡拉胶,菌解2d;
3为活性炭处理后的菌解物,其条件为0.75%λ-卡拉胶,菌解2d。
图2为λ-卡拉胶菌解后寡糖的HPLC色谱图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1:
配制ATCCmedium1575固体培养基和120mL液体培养基。λ-卡拉胶降解菌Pseudoalteromonascarrageenovora22℃斜面培养1d,斜面菌接种至50mL液体培养基中,22℃,130rpm培养2d,加入等体积的无菌的含1.5%λ-卡拉胶(和光纯业工业株式会社)的反应培养基中,30℃,130rpm反应2d,10000rpm离心30min,收集上清液,将2倍体积洗净的活性炭装于2.6×30cm的层析柱内,糖液直接上层析柱吸附5h,纯水洗脱未吸附的寡糖和盐类等杂质,然后以浓度为30%的乙醇洗脱,得到含低聚合度的λ-卡拉胶寡糖洗脱液,洗脱液经真空浓缩,冷冻干燥得到白色粉末λ-卡拉胶寡糖,计算得到吸附率~75%,解吸附率~75%。将获得的寡糖利用PAGE凝胶电泳分析,图1结果显示,经活性炭吸附处理后,寡糖明显得到富集。并且聚合度基本处于8糖以下。另外,寡糖也利用HPLC-QqQ-MS进行了分析,图2中可明显观察到λ-2至λ-8范围内的卡拉胶寡糖。
实施例2:
配制ATCCmedium1575固体培养基和液体培养基,灭菌。λ-卡拉胶降解菌Pseudoalteromonascarrageenovora22℃斜面培养1d,斜面菌接种至20mL液体培养基中,22℃,130rpm培养1d,逐级扩大,直至30L发酵罐中,罐内培养基为ATCCmedium1575液体培养基,接种量为2%,22℃,130rpm培养2d,加入等体积含2.0%λ-卡拉胶的反应培养基,30℃,130rpm反应4d,板式过滤,收集滤液,将2倍体积洗净的活性炭装于1×2m的层析柱内,糖液直接上层析柱吸附5h,纯水洗脱未吸附的寡糖和盐类等杂质,然后以浓度为40%的乙醇洗脱,得到含低聚合度的λ-卡拉胶寡糖洗脱液,洗脱液经真空浓缩,冷冻干燥得到白色粉末λ-卡拉胶寡糖,计算得到吸附率~55%,解吸附率~50%。
Pseudoalteromonascarrageenovora可通过ATCC在中国的代理公司购买,如北京中原公司,电话:400-810-0881;或上海复祥生物科技有限公司,电话:021-35080510,已经能够通过商业化渠道获得。

Claims (5)

1.一种λ-卡拉胶寡糖的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)配制ATCCmedium1575固体培养基和液体培养基,产λ-卡拉胶降解酶的菌株Pseudoalteromonascarrageenovora在温度20~25℃的固体斜面培养1~2d,然后接种至液体培养基在20~25℃培养1~2d,促使其胞外产生λ-卡拉胶降解酶;
2)按体积比1∶0.8~1.2比例将上述含酶的培养液加入到无菌λ-卡拉胶溶液中,使λ-卡拉胶的终浓度为0.5(wt)%-2.0(wt)%,再置于摇床或发酵罐中反应1~5d,反应温度为20~30℃,转速为100~150rpm;
3)将上述反应液在5000~10000rpm转速下离心10~30min或过滤,收集上清液或滤液;
4)将该上清液或滤液用1~2倍体积洗净的活性炭处理3~5h,吸附聚合度较小的寡糖,纯水洗脱未吸附的寡糖和盐类杂质,再利用20(v)%~40(v)%的乙醇对吸附后活性炭进行洗脱,洗脱液真空浓缩,冷冻干燥,得到λ-卡拉胶寡糖。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于所述λ-卡拉胶降解菌株Pseudoalteromonascarrageenovora来源于美国标准生物品收藏中心,收藏号:43555。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于所述步骤2)中的无菌λ-卡拉胶溶液中是在ATCCmedium1575液体培养基中加入λ-卡拉胶,使λ-卡拉胶的浓度为1.0(wt)%~4.0(wt)%。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于步骤4)中乙醇的洗脱体积为10-20倍原溶液体积。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于所述λ-卡拉胶寡糖的结构特征如下:
其中n=1-4,为自然数。
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