CN1037067C - 从卡拉胶混合物中提纯k－卡拉胶的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从含有卡拉胶的混合物中提纯k-卡拉胶的方法，主要包括：采用0.6～1.0%(Wt)NaCl水溶液为浸取剂，在pH7～8、温度75～85℃、保温时间0.2～0.7nr以及粘度35～45厘泊的条件浸取卡拉胶；采用3.5～4.5%(Wt)KCl为盐析剂，在0～40℃的条件下，盐析分离k-卡拉胶；采用醇类溶剂为挤水剂，以进一步纯化k-卡拉胶。所得k-卡拉胶“湿滤饼”经干燥、粉碎后即为本发明的产品，其凝胶强度可达800～1100g/cm。

Description

从卡拉胶混合物中提纯K－卡拉胶的方法

本发明涉及一种生化工程的分离提取方法，特别是一种从海藻中分离提取κ-卡拉胶的方法。

卡拉胶(Carrageenen)又名角叉菜胶，它是一种由1.3键合的β-D-半乳糖基和1.4键合的α-D-半乳糖基重复交叉连结而成的硫酸化胞壁多糖，广泛存在于角叉菜、麒麟菜、杉藻、沙菜等海藻中，我国有着相当丰富的含有卡拉胶的海藻资源，尚待进一步开发利用。

国际上对卡拉胶的研究很多。五十年代初，根据卡拉胶在氯化钾溶液中溶或不溶而分成两种类型，不溶的称κ-卡拉胶，能溶的称λ-卡拉胶。六十年代以后，Rees和Perciral等人通过对卡拉胶的结构分析，并根据卡拉胶的结构中是否含有3.6-内醚-半乳糖以及硫酸基的含量与在分子中的联结位置的不同，将卡拉胶分为七种类型，分别以希腊字母κ-，ι-，λ-，μ-，δ-，θ-和ξ-来表示。其中只有κ-，ι-型卡拉胶含有3.6-内醚-半乳糖，能形成凝胶，其余则不含有3.6-内醚-半乳糖，故不能形成凝胶。在藻类中含量较多，并已工业化生产的只有κ-，λ-，ι-三种，但它们均是两种或两种以上型号卡拉胶的混的合物，也就是说迄今为止，工业上所说的κ-卡拉胶实际上是指以κ型为主的混合型卡拉胶，其余亦然。不同类型的卡拉胶，由于其特性不同，其用途亦有较大的区别，如κ-卡拉胶，其凝固性能最好，粘度较低，适合于作果冻、固定化酶载体等；λ-卡拉胶，粘度最高，但不能凝固，主要作为增稠剂使用；ι-卡拉胶，粘度介于两者之间，通常利用其与蛋白质反应的特性，适合于制造乳制品。虽然国内外从海藻中提取卡拉胶的研究很多，不过目前工业上主要采用中性或弱碱性热水抽提法，所得的产品均是两种或两种以上类型卡拉胶的混合物，而且由于提取工艺的影响，所得κ-卡拉胶的凝胶强度较低(国外产品或文献公开的研究结果：κ-卡拉胶的凝胶强度＜400g/cm²；国内产品或文献公开的研究结果：κ-卡拉胶的凝胶强度＜300g/cm²)，它不能满足日益发展的固定化酶工程的要求。

本发明的目的在于提供一种从海藻或卡拉胶半成品中提取高强度κ-卡拉胶的方法，不仅提取率高，而且所得产品的凝胶强度可达800～1100g/cm²，能满足工业化生产以及固定化酶工程等发展的要求。

本发明的构思是这样的：

发明人通过对卡拉胶的提取和纯化研究后发现：目前工业生产和实验室开发研究所得的卡拉胶，均未予以纯化，而且由于工艺过程复杂，加上操作温度偏高，以及在酸、碱条件下保温时间过长，造成卡拉胶分子量的降价，因而所得产品的凝胶强度较低。实验证明：卡拉胶对热很敏感，“高温”或长时间的加热，均会使卡拉胶降价，分子量变小；不当的PH值，亦会引起卡拉胶降价，分子量变小；而且这种分子量的降价变小是一种不可逆的过程。为此，本发明针对现有技术的存在的上述问题，提出了一种从海藻中或卡拉胶的半成品中提取高强度κ-卡拉胶的新的技术方案，在比较优化的浸取和纯化条件下提取κ-卡拉胶。

本发明的方法主要包括：浸取、过滤除杂、漂白处理、盐析沉淀、固液分离、溶剂挤水、洗涤、干燥、粉碎等诸化工单元操作。

本发明的主要特征在于：采用含Nacl的水溶液来浸取卡拉胶，从而使浸取过程可以在较低的温度、较短时间内实现，而且由于采用含Nacl水溶液浸取，溶液的表观粘度较低，流动性好，利于工业操作(如过滤方便等)；优化调节浸取时的PH，可使浸出的卡拉胶保持海藻中卡拉胶原有分子量的数值；藉助Kcl的盐析作用，可将混合型卡拉胶予以分离；藉助醇类溶剂的挤水作用，可将卡拉胶中的含盐水份予以除去，从而得到纯净的κ-卡拉胶产品。

本发明亦是这样实现的：

(1).采用含有Nacl的水溶液作浸取剂，同时Nacl亦是溶液表观粘度的调控剂，其浸取时适宜的条件为：

Nacl的浓度为0.6～1.0％(wt)，以0.8％(wt)为佳；PH为7.0～8.0，以7.5为佳；温度为75～85℃，以80℃为佳；保温时间为0.2～0.7hr，以0.5hr为佳；粘度为35～45厘泊。[在1.5％(wt)卡拉胶，80℃，保温0.5hr条件下测定；如不加Nacl，则在上述条件下粘度为100厘泊左右]

(2).采用Kcl作沉析分离时的盐析剂，沉析分离时的适宜条件为：

   Kcl的浓度为3.5～4.5％(wt)，以4.0％(wt)为佳；

    操作温度为0～40℃，以10～20℃为佳。

(3).采用溶剂乙醇或异内醇作挤水剂，可将κ-卡拉胶滤饼中的含盐水份几乎全部被挤去。挤水剂的用量为滤饼量的0.5～1倍。如果以投料量为基准(干基)，则适宜的用量为：

      挤水剂(V)∶投料量(干基，wt)＝3～8∶1.

通过挤水后的κ-卡拉胶滤饼，宜用少量溶剂洗涤1～2次，以除去吸附于“滤饼”表面上的含盐的水份，适宜的用量为：

溶剂(V)∶投料量(干基，wt)＝0.5～1.0∶1，最后得到一利含有溶剂的“湿滤饼”。“湿滤饼”的含固量为35～40％，再经干燥、粉碎，得到本发明所说的高强度κ-卡拉胶产品。

所说的挤水剂或溶剂可以是乙醇，亦可以是异丙醇或它们的混合物。但从经济性与干燥时的能耗考虑，以95％乙醇为宜。

实践证明，本发明的方法具有如下优点：

(1)、浸取时间短，至少可比现有技术缩短一半。

(2)、提取率高，κ-卡拉胶的提取率可达75％以上。

(3)、提纯后的κ-卡拉胶凝胶强度高，可达800～1100g/cm²，至少可比现有技术高一倍。

(4)、提纯方法简便易行，有利于节省能源、降低成本。

下而将结实施例进一步阐明本发明的内容，但这些实施例并不限制本发明的保护范围。

                         实施例1

在一容器中加入菲律宾产的卡拉胶半成品30g(所谓半成品系指κ-，λ-型混合胶，下同)，加入24g Nacl、1500ml去离子水，调成糊状，用2N Hcl调节其PH＝7.5，然后用水稀释至3000ml，在水浴中加热至80℃，保温半小时，迅速趁热过滤，除去杂质，得到一透明的澄清液，冷却至40℃以下，加入少量次氯酸钠漂白处理(用次氯酸钠漂白系公知技术，故从略)，再加入120克kcl，搅拌成均一溶液，继续冷却至10～20℃，沉淀析出κ-卡拉胶，过滤除去水相(水相中含有的λ-卡拉胶可另行回收)，滤饼用100ml95％的乙醇捏合挤水或浸泡挤水10～30分钟，过滤除去含水乙醇，再用5～10ml 95％的乙醇洗涤滤饼1～2次，尽量压干后将滤饼移入真空干燥器中，在60℃下进行真空干燥，干品经粉碎后，可得本发明的产品23克。配成1.5％(wt)的凝胶试样进行测试，结果如下：

    凝胶强度：    1100g/cm²，

    粘    度：    8.5厘泊，

    透 明 度：    95％。

                       实施例2

在一带有夹套加热的溶器中，加入菲律宾产的卡拉胶半成品10kg，加入8kgNacl，500L去离子水，调成糊状后，用2N Hcl调节PH＝7.5，然后用水稀释至1000L，在搅拌下用夹套蒸汽加热至78～82℃，保温半小时，迅速用泵打入板框压滤机中，压滤除去不溶物，得到一透明的溶液，再泵入另一容器中，冷却至40℃以下，加入少量次氯酸钠漂白处理5～10分钟，然后加入200L浓度为20％(wt)kcl溶液，搅拌均匀，并继续冷却至10～20℃，沉淀析出κ-卡拉胶，再用泵打入另一压滤机中(或离心机中)，过滤除去水相(水相中λ-卡拉胶可另行回收)，滤饼移入另一容器中，用60～80L 95％的乙醇捏合挤水或浸泡挤水10～30分钟，然后压滤除去含水乙醇，再用5～10L的95％乙醇洗涤滤饼1～2次，压干后，将滤饼移入一烘房中，在60℃下烘干，干品经粉碎后，得到本发明的产品7.5kg，得率为75％。配制成1.5％(wt)的凝胶试样，进行测试，其结果如下：

    凝胶强度：      890g/cm²，

    粘    度：      8.5厘泊，

    透 明 度：      95％，

其余质量指标均符合FAO/QHO(1984)标准。

                      实施例3

在一容器中加入晒干的麟麒菜50g，加入浓度为0.8％(wt)Nacl的溶液3000ml，调节溶液的PH＝7.5，然后用水浴加热至80℃，保温半小时，迅速趁热过滤，除去不溶物，得到一透明的澄清液，冷却至40℃以下，加入少量次氯酸钠漂白处理，再加入120克Kcl，搅拌均匀，继续冷却至10-20℃，沉淀析出κ-卡拉胶，过滤除去水相(水相中含有其它型号的卡拉胶，可另行回收)，滤饼用100ml95％的乙醇捏合挤水或浸泡挤水10～30分钟，过滤除去含水乙醇，再用，5～10ml95％的乙醇洗涤滤饼1～2次，尽量压干滤饼后移入真空干燥箱中，在60℃下干燥，干品经粉碎，可得产品21～23g，配成1.5％(wt)凝胶试样，按常方规方法测试结果如下：

    凝胶强度：     950g/cm²，

    粘    度：     9.0厘泊，

    透 明 度：     95％。

总之，按照本发明的方法，可以从含有κ-卡拉胶的海藻中或卡拉胶的半成品中提取得到高强度κ-卡拉胶，因而有着良好的工业发展前景。

Claims (4)

1.一种从卡拉胶混合物中提纯к-卡拉胶的方法，包括如下步骤：(1)用NaCl水溶液作为浸取剂浸取卡拉胶混合物，其条件为：

NaCl的浓度：    0.6～1.0％(Wt)，

溶液的pH值：    7.0～8.0，

操作温度：      75～85℃，

保温时间：      0.2～0.7hr，

粘度：          35～45厘泊；(2)过滤除去浸取液中的杂质；(3)用KCl作为盐析剂，对滤液进行盐析沉淀，其条件为：

KCl的浓度：     3.6～4.6％(Wt)，

操作温度：      0～40℃；(4)过滤出盐析沉淀；(5)用乙醇、异丙醇或它们的混合物作为挤水剂，对滤饼进行挤水，其条件为：

挤水剂(V)：投料量(干基，Wt)＝3～8∶1。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于浸取时条件为：

NaCl的浓度：    0.8％(Wt)，

溶液的pH值：    7.5，

操作温度：      80℃，

保温时间：      0.5hr，

粘度：          40厘泊。

3.如权利要求1～2之一的方法，其特征在于盐析沉淀时的条件为：

KCl的浓度：     4.0％(Wt)，

操作温度：      10～20℃。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所说的挤水剂是95％的乙醇。