CN104151438A - 一种超声波辅助透析纯化辛烯基琥珀酸菊粉酯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超声辅助透析纯化辛烯基琥珀酸菊粉酯的方法，属于食品生物技术领域。按照下述步骤进行：1）辛烯基琥珀酸酐和菊粉按照一定比例在一定条件下合成辛烯基琥珀酸菊粉酯；2）反应结束后，反应液装入一定规格的透析袋中，超声辅助透析；3）透析后的辛烯基琥珀酸菊粉酯液烘干，粉碎过筛，得粉末状产物。

Description

一种超声波辅助透析纯化辛烯基琥珀酸菊粉酯的方法

技术领域

本发明属于食品生物技术领域，特别涉及一种超声波辅助透析纯化辛烯基琥珀酸菊粉酯的方法。 

背景技术

菊粉(Inulin)又称菊糖，广泛存在于双子叶植物菊科、桔梗科、龙胆科等科以及单子叶植物百合科、禾木科等多种植物体中，其中以菊芋（含量16％～20％）和菊苣（含量15％～20％）中含量最高。它是由D-呋喃果糖分子（anhydrous fructose units，AFU）以β-(1→2) 糖苷键连接而成的链状多聚果糖，末端以α-(1→2) 糖苷键连接一个葡萄糖残基，聚合度（DP）通常为2～60(平均10～12)，分子量约为3000～5000 u；具有低热量、降血脂、改善肠道菌群和促进矿物质吸收等保健功能，我国和欧盟、日本、美国等许多国家均批准其作为一种新资源食品和安全级食品配料、营养增补剂，目前已被广泛应用在焙烤食品、糖果、乳制品、饮料以及调味料等食品领域。 

天然多糖作为一种生物大分子，其功能活性往往与相对分子质量的大小、结构单元的构成以及糖链上所连接的化学基团有着直接的关系。因而可以利用化学方法对多糖中的羟基、羧基、氨基等基团进行适当分子修饰引入某些基团（如硫酸基、羧甲基、烷基等)使得多糖活性得到增强或具有新活性，这已成为多糖领域研究的热点之一。近年来，为进一步改善和拓展菊粉的功能特性，国内外许多学者先后对菊粉进行过硫酸化、羧甲基化、烷基化等多种化学改性。研究人员发现改性后的菊粉衍生物在引入新的取代基后，其生物活性有一定提高，甚至还具备了抑菌、乳化等新的功能特性，从而使其应用领域得到进一步延伸。 

以菊芋菊粉为原料，以辛烯基琥珀酸酐(octenyl succnic anhydride，OSA)为酯化剂，采用水相法可以制备辛烯基琥珀酸菊粉酯。但反应结束后，反应体系中存在大量的NaCl以及未反应完全的OSA的水解物—辛烯基琥珀酸钠，这些物质的存在会限制辛烯基琥珀酸菊粉酯的应用。因此，在反应结束后必须通过适当的方法除去这些物质。常规的方法是利用50%乙醇和水透析。但这种方法的缺点是耗时长，耗费试剂。 

近年来，超声波技术在食品、医药、化工领域的应用越来越广泛，如活性物质提取、杀菌、蛋白改性及蛋白酶促水解等。但是有关利用超声波技术辅助透析纯化的方法尚未见专利和报道。 

发明内容

本发明的目的是为了克服常规透析方法纯化辛烯基琥珀酸菊粉酯耗时长、耗费试剂等缺点，提供一种快速且节约试剂的纯化辛烯基琥珀酸菊粉酯的超声辅助透析方法。 

  本发明采用的技术方案是：一种超声波辅助透析纯化辛烯基琥珀酸菊粉酯的方法

1）辛烯基琥珀酸菊粉酯的合成：称取一定量菊粉溶于去离子水中配制成25%（w/w）的菊粉液，将菊粉液置于容器中，加热至30℃后，用1%（w/w）NaOH调节反应液至设定pH8.5-9.0，按照OSA与果糖单位（AFU）摩尔比为0.35的比例添逐滴加入OSA。待反应液pH值稳定后再继续进行1h；2）反应结束后，反应液装入截留分子量为2000的透析袋中，首先以4倍体积50%乙醇透析6h，中间换液一次；然后以3倍体积的无水乙醇在超声波清洗机中以400W的功率透析20min；再更换成50%乙醇透析40min，中间换液1次。3）透析后的辛烯基琥珀酸菊粉酯液于35oC烘干，粉碎过100目筛，得到白色粉末状产物。

本发明的优点：超声辅助透析方法在不改变辛烯基琥珀酸菊粉酯结构和不引起酯化产物分解的前提下，用时比常规透析方法缩短约67%，并且节约了乙醇的用量。 

附图说明：

图1为常规透析和超声辅助透析纯化的辛烯基琥珀酸菊粉酯的颗粒形态，a：常规透析纯化的辛烯基琥珀酸菊粉酯的扫描电镜图片 b：超声辅助透析纯化的辛烯基琥珀酸菊粉酯的扫描电镜图片

具体实施方式：

本发明以纯化后的辛烯基琥珀酸菊粉酯中OSA的残留量、以及Cl^-是否有残留来衡量纯化的效果，通过测定不同实施例的取代度以及产物的颗粒形态确定超声处理对产物是否有不利影响。

Cl ^- 的残留的测定

自透析外液中取水1-2ml，滴加1%硝酸银1-2滴，观察是否有白色沉淀出现来检验是否有Cl^-存在。

OSA的残留量的测定

通过高效液相色谱（HPLC）方法测定OSA残留量：

a.样品制备：精确称取辛烯基琥珀酸菊粉酯白色粉末2.5g，溶于15ml甲醇，在摇床上萃取过夜。完全转入到25ml 容量瓶中，用超声波处理15min 后过滤，待高效液相色谱法测定；

b.色谱条件：固定相C18，流动相为甲醇和H₂O(85:15，V/V)，流动相流速0.6ml/min，检测器为二极管阵列式扫描器(215nm 处)，进样量5μl。

产物取代度的测定

准确称取辛烯基琥珀酸菊粉酯白色粉末1.0g溶于10mL蒸馏水中，40℃搅拌10min，用0.05mol/L NaOH溶液调节至pH9.0。以0.05 mol/L HCl标准溶液进行滴定，通过pH计测定滴定终点。同时称取1.0g菊粉，按照上述程序作为空白对照。取代度（DS）根据下面公式计算：

                  

式中：162.4为菊粉果糖残基（AFU）的摩尔质量(g/mo1)；210为辛烯基琥珀酸酐的摩尔质量(g/mo1)；C为HCl标准溶液的浓度mol/L；V为样品滴定消耗HCl标准溶液的体积（L）；W为样品质量（g）。

辛烯基琥珀酸菊粉酯颗粒形态的观察

通过扫描电镜（SEM）观察辛烯基琥珀酸菊粉酯的颗粒形态。将样品用导电胶粘接在样品台上，用SCD 500离子溅射仪喷度导电膜。将处理后的样品取出放入扫描电镜载物台上，设定加速电压15kV，观察样品形貌并进行拍照。

本发明结合实施工艺实例做进一步说明：

实施例1：常规透析方法

1）称取一定量菊粉溶于去离子水中配制成25%（w/w）的菊粉液，将菊粉液置于250mL三口烧瓶中，开动搅拌水浴加热至30℃后，用1%（w/w）NaOH调节反应液至设定pH8.5-9.0，按照OSA与果糖单位（AFU）摩尔比为0.35的比例添逐滴加入OSA。待反应液pH值稳定后再继续进行1h；2）反应结束后，反应液装入截留分子量为2000的透析袋中，首先以4倍体积50%乙醇透析6h，中间换液1次；然后换4倍体积的无水乙醇透析9h，中间换液2次；再更换成4倍体积的50%乙醇透析6h，中间换液1次；3）透析结束后，透析外液滴加硝酸银，观察是否有白色沉淀出现；辛烯基琥珀酸菊粉酯液于35oC烘干，粉碎过100目筛，得到白色粉末状产物。

实施例2 

合成试验同实施例1，反应结束后，反应液装入截留分子量为2000的透析袋中，首先

以4倍体积50%乙醇透析6h，中间换液1次；再以4倍体积的无水乙醇在超声波清洗机中以400W透析10min；再更换成50%乙醇超声辅助透析10min。

实施例3 

试验处理过程同实施例2，其不同在于4倍体积的无水乙醇超声辅助透析20min，再更换成50%乙醇超声辅助透析10min。

实施例4 

试验处理过程同实施例3，其不同在于更换成50%乙醇超声辅助透析20min。

实施例5 

试验处理过程同实施例4，其不同在于50%乙醇超声辅助透析40min，中间换液一次。

  

各实施试验结果见表1、图1 。

表1不同实施例纯化辛烯基琥珀酸菊粉酯的效果 

经测定，实施例1和实施例5 的辛烯基琥珀酸菊粉酯透析外液中滴加1%硝酸银时均未出现沉淀，通过HPLC的方法测不出OSA残留，且二者取代度没有明显差异（表1）。因此，这两例实施方法均能达到去除产物中无机盐和未反应OSA、而使辛烯基琥珀酸菊粉酯得到纯化的目的，且超声辅助透析（实施例5）不会使酯化产物分解。但对比这两例实施方法，实施例5，即以50%乙醇透析6h，中间换液1次；然后以无水乙醇超声辅助透析20min；再以50%乙醇超声辅助透析40min，中间换液一次的透析方法，纯化效果与常规透析即实施例1相当，但用时缩短约67%，并且节约了乙醇的用量。

实施例1（常规透析）和实施例5（超声辅助透析）的取代度测定结果（表1）显示，超声处理并未造成产物取代度变化，表明超声处理并未造成酯化产物的分解。扫描电镜结果（图1）也显示超声处理未改变产物颗粒形态。因此该超声辅助透析纯化方法可以达到纯化辛烯基琥珀酸菊粉酯的目的，并且不影响产物的取代度和颗粒形态。但与常规透析相比，其用时缩短67%，节约了乙醇的用量。  

Claims (1)

1.一种超声波辅助透析纯化辛烯基琥珀酸菊粉酯的方法，其特征在于辛烯基琥珀酸菊粉酯混合液按照下述步骤进行纯化：

1）辛烯基琥珀酸菊粉酯合成反应结束后，反应液装入截留分子量为2000的透析袋中，首先以4倍体积50%乙醇透析6h，中间换液一次；然后以3倍体积的无水乙醇在超声波清洗机中以400W的功率透析20min；再更换成50%乙醇透析40min，中间换液1次；

2）透析后的辛烯基琥珀酸菊粉酯液于35oC烘干，粉碎过100目筛，得到白色粉末状产物。