CN103755750A - 一种甘露糖醛酸和古罗糖醛酸单糖的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种甘露糖醛酸和古罗糖醛酸单糖的制备方法，包括以下步骤：a）将甘露糖醛酸及古罗糖醛酸的单糖的混合物用醋酸溶液配成溶液；b）将步骤a）的溶液上离子交换柱，用0.1-2mol/L的醋酸溶液以同一流速线性洗脱5-7个柱体积，流速控制为0.5-4ml/min；c）将洗脱结果分管收集，并确定甘露糖醛酸单糖及古罗糖醛酸单糖的分布范围，获得甘露糖醛酸和古罗糖醛酸单糖。本发明的方法可将褐藻酸钠这一多糖彻底降解为单糖混合物，成功分离到甘露糖醛酸及古罗糖醛酸单糖，且纯度均在95%以上，同时该方法用醋酸作为流动相，避免二次除盐，耗时短，简单快捷，并且可分离的数量大，重复性好。
Description
【技术领域】
本发明涉及生物化学技术领域，具体地说，是一种甘露糖醛酸和古罗糖醛酸单糖的制备方法。
【背景技术】
糖醛酸广泛存在于自然界中，如海藻中的褐藻胶以及植物中的果胶等均含有大量不同结构的糖醛酸，其中甘露糖醛酸和古罗糖醛酸单糖的应用十分广泛，其可用于褐藻胶、褐藻胶寡糖、聚甘露糖醛酸、聚古罗糖醛酸在医药、食品、水产养殖、现代农业、日用化工和生化试剂等领域新产品的开发，作为检验分析和质量控制的对照品，制备和研究寡糖芯片，研究寡糖与蛋白的相互作用以及研究寡糖药物的构效关系和作用机理等。
《中国海洋大学》2012年硕士学位论文“聚甘露糖醛酸和聚古罗糖醛酸纯化及降解产物活性研究”，针对聚甘露糖醛酸和聚古罗糖醛酸纯品的制备技术进行了研究并对其系列低聚糖的活性进行了初步探讨：1.探讨了Dowex强阴离子交换柱流动相及洗脱浓度的选择。以HAc、NaCl等作为洗脱剂对上样后的交换柱进行线性洗脱。结果得出，0.5mol·L～(-1)～2.0mol·L～(-1)浓度梯度的HAc为洗脱剂可将甘露糖醛酸和古罗糖醛酸很好的洗脱下来达到分离的目的。甘露糖醛酸在醋酸浓度为0.995mol·L～(-1)左右时被集中洗脱，根据总糖标准曲线计算其得率34.09%；古罗糖醛酸在醋酸浓度为0.8mol·L～(-1)左右时被集中洗脱，得率为59.06%。2.利用高效液相色谱及核磁共振技术对制得的聚甘露糖醛酸和聚古罗糖醛酸样品进行分子量及纯度的测定。结果得出PM、PG的分子量分别为MW（PM）=11930.66Da（聚合度约为60），MW（PG）=10741.61Da（聚合度约为54）。经HPLC离子交换色谱柱后，两种聚糖的谱图均呈现单峰，且峰型对称，说明其纯度已达到很高水平。结合核磁共振技术对其结构及纯度的进一步测定得出，1H-NMR谱图中PM、PG信号峰均与文献报道吻合，由此试验所得到的分离物确证为聚甘露糖醛酸和聚古罗糖醛酸，且其分子保持了原褐藻胶大分子中甘露糖醛酸和古罗糖醛酸的特有结构特征。其中，PM谱图中有微小含量的PG存在，这可能是由于PM的柔性所引起的，但两种聚糖纯度均可达到95%以上。
而目前从褐藻酸钠中提取分离甘露糖醛酸及古罗糖醛酸单糖还未见报道，而且从褐藻酸钠中提取糖类的方法尚存在以下缺陷：1.传统的传统酸降解方法不能将褐藻酸钠这一多糖彻底降解为单糖混合物，降解产物通常含有单糖、二糖以上的寡糖等混合物，对后续的分离纯化造成了干扰，并增加了成本；2.目前一般采用凝胶柱分离纯化单糖，该种分离纯化的方法获得的单糖纯度低，无法将甘露糖醛酸单糖和古罗糖醛酸单糖完全分开。因此亟需一种从海藻酸钠高效分离得到高纯度甘露糖醛酸及古罗糖醛酸单糖的方法。
【发明内容】
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种甘露糖醛酸/古罗糖醛酸单糖的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种甘露糖醛酸和古罗糖醛酸单糖的制备方法，包括以下步骤：
a）将甘露糖醛酸及古罗糖醛酸的单糖的混合物用醋酸溶液配成溶液，其中所述的甘露糖醛酸及古罗糖醛酸的单糖的混合物与醋酸的比例是2×106-3×106mg/mol；
b）将步骤a）的溶液上离子交换柱，用0.1-2mol/L的醋酸溶液以同一流速线性洗脱5-7个柱体积，流速控制为0.5-4ml/min；
c）将洗脱结果分管收集，并确定甘露糖醛酸单糖及古罗糖醛酸单糖的分布范围，获得甘露糖醛酸和古罗糖醛酸单糖。
优选地，步骤b）中所述的醋酸溶液是0.8-1.5mol/L，所述的流速为2-3ml/min。
更优选地，步骤b）中所述的醋酸溶液是1mol/L，所述的流速为2.5ml/min。
步骤a）所述的甘露糖醛酸及古罗糖醛酸的单糖的混合物可以是通过以下方法制备的：称取海藻酸钠，在冰水浴中加入酸（如98%浓硫酸或36%-38%浓盐酸），置于常温下搅拌8-10h左右，然后再在冰水浴中加入水，后置于油浴或水浴中冷凝回流水解，反应结束后除去酸（如通过加入无水碳酸钙粉末、氯化钡粉末、氯化钙粉末、碳酸钡粉末的方法），用NaOH（优选0.1mol/L NaOH）调pH为6.5-7.5，加入活性炭、滑石粉和/或硅藻土脱色，再用NaOH（优选0.1mol/L NaOH）pH至6.5-8，浓缩。
所述的酸是浓硫酸，所述的海藻酸钠与浓硫酸的比例是(2-5):(8-12)g/ml。
步骤b）所述的离子交换柱是Dowex离子交换柱，柱长17cm，内径2.5cm。
步骤c）所述的确定甘露糖醛酸单糖及古罗糖醛酸单糖的分布范围具体是用TLC板进行检测，其中TLC板展开体系为：三乙胺:正丙醇:水的体积比=0.07:6:3。
本发明优点在于：
1、本发明探索出了褐藻酸钠降解的关键参数，如降解时间、酸的浓度等，可将褐藻酸钠这一多糖彻底降解为单糖混合物，对后续单糖的分离纯化不会造成干扰；
2、本发明采用Dowex离子交换柱分离，探索出流动相等分离体系，使得甘露糖醛酸单糖和古罗糖醛酸单糖可以完全分开，同时纯度达到95%以上，且该方法用醋酸作为流动相，避免了二次除盐，耗时短，简单快捷，可分离的数量大，重复性好。
【附图说明】
附图1是TLC检测结果。
附图2是甘露糖醛酸单糖和古罗糖醛酸单糖质谱图谱。
附图3是甘露糖醛酸单糖液相图谱。
附图4是古罗糖醛酸单糖液相图谱。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明提供的具体实施方式作详细说明。
实施例1
一、方法
1、海藻酸钠降解
称取2.5g海藻酸钠（购于青岛明月海藻有限公司），在冰水浴中加入10ml质量浓度98%的浓硫酸，置于常温下搅拌9h左右，然后再在冰水浴中加入75ml水，后置于100℃油浴中冷凝回流水解3.5h左右，反应结束后，加入无水碳酸钙粉末除去硫酸，用0.1mol/L NaOH调pH至7.0，加入活性炭脱色，再用0.1mol/L NaOH调pH至7.2，浓缩，冻干，得甘露糖醛酸及古罗糖醛酸的单糖的混合物。
2、寡糖溶液和流动相的配制
（1）寡糖溶液的配制：取该寡糖混合物，用0.1mol/L醋酸溶液配成250mg/ml的溶液，过0.22um滤膜或12000r/min,10min高速离心。
（2）流动相的配制：醋酸溶液过0.22um的滤膜，低频超声脱气。
3、单体分离
样品上Dowex离子交换柱（购于GE集团），柱长17cm，内径2.5cm。用1mol/L的醋酸以同一流速线性洗脱6个柱体积，流速控制为2.5ml/min。
4、分离单体TLC检测
将洗脱结果分管收集，用TLC板进行检测，确定甘露糖醛酸单糖及古罗糖醛酸单糖的分布范围，其中TLC板展开体系为：三乙胺:正丙醇:水=0.07:6:3（体积比）。然后分别合管，35℃水浴旋蒸浓缩去除醋酸，-50℃、0.37Pa冻干36h，即得甘露糖醛酸及古罗糖醛酸单糖固体。
5、纯度测定
得到的甘露糖醛酸及古罗糖醛酸单糖固体用HPLC及MS检测，测定其纯度。
HPLC检测：检测仪器：美国戴安Dionex UltiMate3000液相色谱仪；色谱条件：色谱柱Kromasil C18（4.6mm×150mm，5μm）；流动相：磷酸盐缓冲液/乙腈（83:17，V/V）；流速：0.8mL/min；柱温箱：30℃；进样量：10μL；检测器：二极管阵列紫外检测器（DAD）。
MS检测：检测仪器：美国Micromass Q-TOF Ultima Global四极杆飞行时间串联质谱仪；质谱检测条件：负离子检测模式，毛细管电压3kV，锥孔电压40-80V，离子源温度80℃，载气N2，流速400L/h，温度200℃，注射泵直接进样，样品流速10μL/min。
二、结果
1、TLC检测
TLC检测结果如图1所示，其中45-52管为古罗糖醛酸单糖，56-70管为甘露糖醛酸单糖。
2、HPLC及MS检测
将制备得到的甘露糖醛酸及古罗糖醛酸单糖固体做HPLC及MS检测。甘露糖醛酸单糖和古罗糖醛酸单糖质谱图谱如图2所示，与文献报道吻合，由此试验所得到的分离物确证为甘露糖醛酸单糖和古罗糖醛酸单糖。甘露糖醛酸单糖液相图谱如图3所示，古罗糖醛酸单糖液相图谱如图4所示。从液相图谱可以看出，均呈现单峰，且峰型对称，说明其纯度已达到很高水平。计算得出甘露糖醛酸及古罗糖醛酸单糖纯度均在95％以上，分别为98%和97%，得率分别为15%和25%。
实施例2
1、海藻酸钠降解
称取2g海藻酸钠，在冰水浴中加入8ml质量浓度98%的浓硫酸，置于常温下搅拌10h左右，然后再在冰水浴中加入65ml水，后置于100℃油浴中冷凝回流水解2h左右，反应结束后，加入无水碳酸钙粉末除去硫酸，用0.1mol/LNaOH调pH至7.5，加入活性炭脱色，再用0.1mol/L NaOH调pH至8，浓缩，冻干，得甘露糖醛酸及古罗糖醛酸的单糖的混合物。
2、寡糖溶液和流动相的配制
（1）寡糖溶液的配制：取该寡糖混合物，用0.1mol/L醋酸溶液配成300mg/ml的溶液，过0.22um滤膜或高速离心。
（2）流动相的配制：醋酸溶液过0.22um的滤膜，低频超声脱气。
3、单体分离
Dowex样品上离子交换柱，柱长17cm，内径2.5cm。用2mol/L的醋酸溶液以同一流速线性洗脱5个柱体积，流速控制为0.5ml/min。
4、分离单体TLC检测
将洗脱结果分管收集，用TLC板进行检测，确定甘露糖醛酸单糖及古罗糖醛酸单糖的分布范围，其中TLC板展开体系为：三乙胺:正丙醇:水=0.07:6:3（体积比）。然后分别合管，30℃水浴旋蒸浓缩去除醋酸，-50℃、0.37Pa冻干48h，即得甘露糖醛酸及古罗糖醛酸单糖固体。
5、纯度测定
得到的甘露糖醛酸及古罗糖醛酸单糖固体用HPLC及MS检测，测定其纯度。
HPLC检测：检测仪器：美国戴安Dionex UltiMate3000液相色谱仪；色谱条件：色谱柱Kromasil C18（4.6mm×150mm，5μm）；流动相：磷酸盐缓冲液/乙腈（83:17，V/V）；流速：0.8mL/min；柱温箱：30℃；进样量：10μL；检测器：二极管阵列紫外检测器（DAD）。
MS检测：检测仪器：美国Micromass Q-TOF Ultima Global四极杆飞行时间串联质谱仪；质谱检测条件：负离子检测模式，毛细管电压3kV，锥孔电压40-80V，离子源温度80℃，载气N2，流速400L/h，温度200℃，注射泵直接进样，样品流速10μL/min。
二、结果
1、TLC检测
TLC检测结果为：48-56管为古罗糖醛酸单糖，62-67管为甘露糖醛酸单糖。
2、HPLC及MS检测
将制备得到的甘露糖醛酸及古罗糖醛酸单糖固体做HPLC及MS检测。质谱图谱与文献报道吻合，证实所得到的分离物确为甘露糖醛酸单糖和古罗糖醛酸单糖。甘露糖醛酸单糖和古罗糖醛酸单糖液相图谱均呈现单峰，且峰型对称，说明其纯度已达到很高水平，计算得出甘露糖醛酸及古罗糖醛酸单糖纯度均在分别为97%和97%，得率分别为14%和24%。
实施例3
1、海藻酸钠降解
称取5g海藻酸钠，在冰水浴中加入12ml质量浓度98%的浓硫酸，置于常温下搅拌8h左右，然后再在冰水浴中加入80ml水，后置于100℃油浴中冷凝回流水解5h左右，反应结束后，加入无水碳酸钙粉末除去硫酸，用0.1mol/LNaOH调pH至6.5，加入活性炭脱色，再用0.1mol/L NaOH调pH至6.5，浓缩，冻干，得甘露糖醛酸及古罗糖醛酸的单糖的混合物。
2、寡糖溶液和流动相的配制
（1）寡糖溶液的配制：取该寡糖混合物，用0.1mol/L醋酸溶液配成200mg/ml的溶液，过0.22um滤膜或高速离心。
（2）流动相的配制：醋酸溶液过0.22um的滤膜，低频超声脱气。
3、单体分离
样品上Dowex离子交换柱，柱长17cm，内径2.5cm。用0.1mol/L的醋酸溶液以同一流速线性洗脱7个柱体积，流速控制为4ml/min。
4、分离单体TLC检测
将洗脱结果分管收集，用TLC板进行检测，确定甘露糖醛酸单糖及古罗糖醛酸单糖的分布范围，其中TLC板展开体系为：三乙胺:正丙醇:水=0.07:6:3（体积比）。然后分别合管，40℃水浴旋蒸浓缩去除醋酸，-50℃、0.37Pa冻干24h，即得甘露糖醛酸及古罗糖醛酸单糖固体。
5、纯度测定
得到的甘露糖醛酸及古罗糖醛酸单糖固体用HPLC及MS检测，测定其纯度。
HPLC检测：检测仪器：美国戴安Dionex UltiMate3000液相色谱仪；色谱条件：色谱柱Kromasil C18（4.6mm×150mm，5μm）；流动相：磷酸盐缓冲液/乙腈（83:17，V/V）；流速：0.8mL/min；柱温箱：30℃；进样量：10μL；检测器：二极管阵列紫外检测器（DAD）。
MS检测：检测仪器：美国Micromass Q-TOF Ultima Global四极杆飞行时间串联质谱仪；质谱检测条件：负离子检测模式，毛细管电压3kV，锥孔电压40-80V，离子源温度80℃，载气N2，流速400L/h，温度200℃，注射泵直接进样，样品流速10μL/min。
二、结果
1、TLC检测
TLC检测结果为：40-45管为古罗糖醛酸单糖，48-51管为甘露糖醛酸单糖。
2、HPLC及MS检测
将制备得到的甘露糖醛酸及古罗糖醛酸单糖固体做HPLC及MS检测。质谱图谱与文献报道吻合，证实所得到的分离物确为甘露糖醛酸单糖和古罗糖醛酸单糖。甘露糖醛酸单糖和古罗糖醛酸单糖液相图谱均呈现单峰，且峰型对称，说明其纯度已达到很高水平，计算得出甘露糖醛酸及古罗糖醛酸单糖纯度均在分别为97%和96%，得率分别为15%和26%。
实施例4
实施例1-3的实验各重复5次，计算甘露糖醛酸及古罗糖醛酸单糖纯度，计算变异系数，结果见表1。由表1可以看出重复实验的变异系数均较小，表明该方法重复性较好。
表1重复性实验变异系数
| 变异系数（%） | 甘露糖醛酸单糖 | 古罗糖醛酸单糖 |
| 实施例1 | 1.52 | 1.53 |
| 实施例2 | 1.62 | 1.60 |
| 实施例3 | 1.59 | 1.54 |
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种甘露糖醛酸和古罗糖醛酸单糖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a）将甘露糖醛酸及古罗糖醛酸的单糖的混合物用醋酸溶液配成溶液，其中所述的甘露糖醛酸及古罗糖醛酸的单糖的混合物与醋酸的比例是2×106-3×106mg/mol；
b）将步骤a）的溶液上离子交换柱，用0.1-2mol/L的醋酸溶液以同一流速线性洗脱5-7个柱体积，流速控制为0.5-4ml/min；
c）将洗脱结果分管收集，并确定甘露糖醛酸单糖及古罗糖醛酸单糖的分布范围，获得甘露糖醛酸和古罗糖醛酸单糖。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b）中所述的醋酸溶液是0.8-1.5mol/L，所述的流速为2-3ml/min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b）中所述的醋酸溶液是1mol/L，所述的流速为2.5ml/min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a）所述的甘露糖醛酸及古罗糖醛酸的单糖的混合物是通过以下方法制备的：称取海藻酸钠，在冰水浴中加入酸，置于常温下搅拌8-10h左右，然后再在冰水浴中加入水，后置于油浴或水浴中冷凝回流水解，反应结束后除去酸，至pH为6.5-7.5，脱色，再调pH至6.5-8，浓缩。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的酸是浓硫酸，所述的海藻酸钠与浓硫酸的比例是(2-5):(8-12)g/ml。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b）所述的离子交换柱是Dowex离子交换柱，柱长17cm，内径2.5cm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c）所述的确定甘露糖醛酸单糖及古罗糖醛酸单糖的分布范围具体是用TLC板进行检测，其中TLC板展开体系为：三乙胺:正丙醇:水的体积比=0.07:6:3。
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