CN104177512B - 催化法生产低分子硫酸软骨素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了催化法生产低分子硫酸软骨素的方法，包括：（1）水煮；（2）蒸煮；（3）酶解；（4）酒精沉淀；（5）催化；（6）超滤；（7）酒精沉淀；（8）脱水烘干。本发明应用具有催化剂Cu/ZSM-5分子筛对硫酸软骨素进行降解，条件温和可控，降解溶液残留金属离子杂质较少，不需离子交换树脂去除，生产过操作简单，适合规模化生产，产品质量稳定，硫酸软骨素回收率达到80%以上。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及一种催化法生产低分子硫酸软骨素的方法。
背景技术
硫酸软骨素，英文名chondroitinsulfate，是以动物（猪、牛、马、羊、鸡、鲨鱼等）的软骨为原料的一种高分子酸性粘多糖，其分子结构为β-D-葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基半乳糖通过β1→3糖苷键形成的重复二糖单位所组成的多糖链。它是一种白色或微黄色粉末，吸水性强，易溶于水而成粘稠液体，不溶于酒精、丙酮、乙醚和氯仿等有机溶剂。其盐类对热较稳定。硫酸软骨素的生物活性，随分子量而不同。其药理活性与分子量有密切关系，分子量的大小对口服后肠胃吸收率的影响也十分明显。普通软骨素产品分子量一般在20000～50000道尔顿之间，且分子量波动大，口服吸收差、生物利用度低、治疗不稳定。有实验表明，低分子量的硫酸软骨素产品的体内吸收明显优于普通分子量的产品，分子量越小吸收率越高。美国专利USP3405120已经证明，分子量在3500-5300道尔顿时，硫酸软骨素的药理活性最强，对防治动脉粥样硬化、风湿性炎症和伤口愈合等具有更好的疗效。
目前，低分子硫酸软骨素通常提取方法是采用酸水解法、酶解法以及催化氧化法，主要包括以下步骤：
1）碱提、酶解：原料（软骨）加水浸没，用氢氧化钠调pH8.5，升温至55-60℃，保温4-6小时，然后加入1-2%的碱性蛋白酶，保持pH8.5，保温55-60℃搅拌6-8小时，升温至沸腾15分钟左右，过滤，得滤液；
2）酒精沉淀：滤液中加入3%重量的氯化钠，降温至室温，按体积的2.5倍加入95%酒精，静止8小时，取沉淀；
3）降解：按沉淀：水的重量比为1：20的比例混合水，同时加入3%重量的氯化钠，调pH1-2，或高温加入4-6%重量双氧水，或用专用酶酶解，过滤，取滤液；
4）酒精沉淀、干燥：滤液调pH6，加入体积的2.5倍量酒精第二次沉淀，沉淀再用95%酒精脱水两次，干燥粉碎得到低分子硫酸软骨素成品。
低分子硫酸软骨素生产过程中主要应用酸解、酶解或氧化方法使硫酸软骨素的糖苷键断裂制备低分子硫酸软骨素，而酸水解硫酸软骨素反应条件剧烈且不容易控制，酶解法成本高不适宜规模生产，而普通催化氧化法条件剧烈，反应后溶液残留金属离子催化剂较多，溶液中杂质过多，需要离子交换才能去除完全，影响产品分离纯化，操作复杂。
发明内容
本发明有目的在于：提供一种催化法生产低分子硫酸软骨素的方法，操作过程简单，催化条件容易控制，适合连续规模化生产。
本发明的技术解决方案是该催化法生产低分子硫酸软骨素的方法包括下列步骤：
（1）水煮：软骨原料加水浸没，升温至80-100℃，煮12-24小时，使附在软骨表面的肌肉组织剥离，捞出软骨；
（2）蒸煮：将步骤（1）得到的水煮软骨放入釜中，100℃蒸4小时以上，上层油脂收集；
（3）酶解：将步骤（2）得到的软化软骨加水浸没，按水体积的3%加氯化钠，用碱调pH至8-9，升温至55-60℃，再加入水体积的1-2%2709碱性蛋白酶，保持pH8-9，保温55-60℃搅拌4-6小时，升温至沸腾12-18分钟，过滤；
（4）酒精沉淀：将步骤（3）得到的滤液调pH6-7，再加入酒精使溶液酒精质量浓度达到60%，沉淀16小时以上；
（5）催化：将步骤（4）得到的沉淀物用水溶解，升温至40-60℃，调pH至6-7，加入水体积的1-3%双氧水，溶液泵入具有催化活性的催化剂Cu/ZSM-5分子筛的容器中，温度控制40-60℃；
（6）超滤：将步骤（5）得到的催化溶液，用2000分子量的超滤膜浓缩；
（7）酒精沉淀：将步骤（6）得到的浓缩液，调pH6-7，加其体积5%的氯化钠，再加入酒精使溶液酒精质量浓度达到60%，沉淀16小时以上；
（8）脱水烘干：步骤（7）沉淀结束后弃去上层酒精，收集沉淀，脱水干燥，得硫酸软骨素成品。
其中，步骤（5）的催化用催化剂为Cu/ZSM-5分子筛，铜离子化合物占分子筛ZSM-5的质量为10-20%。
其中，步骤（8）的焙烤温度500-650℃，焙烤时间4-8小时。
本发明的效果是：1、应用具有催化剂Cu/ZSM-5分子筛容器对硫酸软骨素进行降解，条件温和可控，固相催化剂使得催化溶液残留催化剂非常少，产品分子量可以控制在2000-6000，硫酸软骨素基本结构保持完整；2、降解溶液残留金属离子杂质较少，不需离子交换树脂去除，生产过操作简单，适合规模化生产，效率高，产品质量稳定，硫酸软骨素回收率达到80%以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。
实施例1：依以下步骤生产低分子硫酸软骨素
（1）水煮：100公斤软骨原料加水浸没，升温至80℃，煮24小时，使附在软骨表面的肌肉组织剥离，捞出软骨；
（2）蒸煮：将步骤（1）得到的水煮软骨放入釜中，100℃蒸4小时以上，上层油脂收集；
（3）酶解：将步骤（2）得到的软化软骨加水100升浸没，加3公斤氯化钠，用碱调pH至8，升温至55℃，再加入1公斤碱性蛋白酶，保持pH8，保温55℃搅拌6小时，升温至沸腾12分钟，过滤；
（4）酒精沉淀：将步骤（3）得到的滤液调pH6，再加入酒精使溶液酒精质量浓度达到60%，沉淀16小时以上；
（5）催化：将步骤（4）得到的沉淀物用水50升溶解，升温至40℃，调pH至6，加入0.5公斤双氧水，溶液泵入具有催化剂Cu/ZSM-5分子筛的容器中，温度控制40℃；
（6）超滤：将步骤（5）得到的催化溶液，用2000分子量的超滤膜浓缩至10升；
（7）酒精沉淀：将步骤（6）得到的浓缩液，调pH6，加0.5公斤的氯化钠，再加入酒精使溶液酒精质量浓度达到60%，沉淀16小时以上；
（8）脱水烘干：步骤（7）沉淀结束后弃去上层酒精，收集沉淀，500℃脱水干燥8小时，得硫酸软骨素成品8.5公斤。
实施例2：依以下步骤生产低分子硫酸软骨素
（1）水煮：100公斤软骨原料加水浸没，升温至90℃，煮18小时，使附在软骨表面的肌肉组织剥离，捞出软骨；
（2）蒸煮：将步骤（1）得到的水煮软骨放入釜中，100℃蒸4小时以上，上层油脂收集；
（3）酶解：将步骤（2）得到的软化软骨加水100升浸没，加3公斤氯化钠，用碱调pH至8.5，升温至57.5℃，再加入1.5公斤2709碱性蛋白酶，保持pH8.5，保温57.5℃搅拌5小时，升温至沸腾15分钟，过滤；
（4）酒精沉淀：将步骤（3）得到的滤液调pH6.5，再加入酒精使溶液酒精质量浓度达到60%，沉淀16小时以上；
（5）催化：将步骤（4）得到的沉淀物用水50升溶解，升温至50℃，调pH至6.5，加入1公斤双氧水，溶液泵入具有催化剂Cu/ZSM-5分子筛的容器中，温度控制50℃；
（6）超滤：将步骤（5）得到的催化溶液，用2500分子量的超滤膜浓缩10升；
（7）酒精沉淀：将步骤（6）得到的浓缩液，调pH6.5，加0.5公斤的氯化钠，再加入酒精使溶液酒精质量浓度达到60%，沉淀16小时以上；
（8）脱水烘干：步骤（7）沉淀结束后弃去上层酒精，收集沉淀，575℃脱水干燥6小时，得硫酸软骨素成品8.3公斤。
实施例3：依以下步骤生产低分子硫酸软骨素
（1）水煮：100公斤软骨原料加水浸没，升温至100℃，煮12小时，使附在软骨表面的肌肉组织剥离，捞出软骨；
（2）蒸煮：将步骤（1）得到的水煮软骨放入釜中，100℃蒸4小时以上，上层油脂收集；
（3）酶解：将步骤（2）得到的软化软骨加水100升浸没，加3公斤氯化钠，用碱调pH至9，升温至60℃，再加入2公斤2709碱性蛋白酶，保持pH9，保温60℃搅拌4小时，升温至沸腾18分钟，过滤；
（4）酒精沉淀：将步骤（3）得到的滤液调pH7，再加入酒精使溶液酒精质量浓度达到60%，沉淀16小时以上；
（5）催化：将步骤（4）得到的沉淀物用水50升溶解，升温至60℃，调pH至7，加入1.5公斤双氧水，溶液泵入具有催化剂Cu/ZSM-5分子筛的容器中，温度控制60℃；
（6）超滤：将步骤（5）得到的催化溶液，用3000分子量的超滤膜浓缩10升；
（7）酒精沉淀：将步骤（6）得到的浓缩液，调pH7，加0.5公斤的氯化钠，再加入酒精使溶液酒精质量浓度达到60%，沉淀16小时以上；
（8）脱水烘干：步骤（7）沉淀结束后弃去上层酒精，收集沉淀，650℃脱水干燥4小时，得硫酸软骨素成品8.6公斤。
Claims (3)
1.催化法生产低分子硫酸软骨素的方法，其特征是该低分子硫酸软骨素的生产方法包括下列步骤：
（1）水煮：软骨原料加水浸没，升温至80-100℃，煮12-24小时，使附在软骨表面的肌肉组织剥离，捞出软骨；
（2）蒸煮：将步骤（1）得到的水煮软骨放入釜中，100℃蒸4小时以上，上层油脂收集；
（3）酶解：将步骤（2）得到的软化软骨加水浸没，按水体积的3%加氯化钠，用碱调pH至8-9，升温至55-60℃，再加入水体积的1-2%2709碱性蛋白酶，保持pH8-9，保温55-60℃搅拌4-6小时，升温至沸腾12-18分钟，过滤；
（4）酒精沉淀：将步骤（3）得到的滤液调pH6-7，再加入酒精使溶液酒精质量浓度达到60%，沉淀16小时以上；
（5）催化：将步骤（4）得到的沉淀物用水溶解，升温至40-60℃，调pH至6-7，加入水体积的1-3%双氧水，溶液泵入具有催化活性的催化剂Cu/ZSM-5分子筛的容器中，温度控制40-60℃；
（6）超滤：将步骤（5）得到的催化溶液，用2000-3000分子量的超滤膜浓缩；
（7）酒精沉淀：将步骤（6）得到的浓缩液，调pH6-7，加其体积5%的氯化钠，再加入酒精使溶液酒精质量浓度达到60%，沉淀16小时以上；
（8）脱水烘干：步骤（7）沉淀结束后弃去上层酒精，收集沉淀，脱水干燥，得硫酸软骨素成品。
2.根据权利要求1所述的催化法生产低分子硫酸软骨素的方法，其特征是：步骤（5）的催化用催化剂为Cu/ZSM-5分子筛，铜离子化合物占分子筛ZSM-5的质量为10-20%。
3.根据权利要求1所述的催化法生产低分子硫酸软骨素的方法，其特征是：步骤（8）的焙烤温度500-650℃，焙烤时间4-8小时。
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Denomination of invention: Method for producing low molecular weight chondroitin sulfate by catalytic method Effective date of registration: 20211226 Granted publication date: 20160413 Pledgee: Huaian Qingjiang puyintai financing Company limited by guarantee Pledgor: HUAIAN MAIDESEN PHARMACEUTICAL Co.,Ltd. Registration number: Y2021320000412 |
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