CN105063125A - 一种用生物聚合法制备水溶性聚糖醛酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用生物聚合法制备水溶性聚糖醛酸的方法，以葡萄糖醛酸为底物，在发酵培养液中，利用木醋杆菌，20～30℃培养3～6周，收集发酵培养液上漂浮的胶体状物为水溶性聚糖醛酸。本发明方法操作简便，无污染。

Description

一种用生物聚合法制备水溶性聚糖醛酸的方法
技术领域
本发明涉及聚糖醛酸的制备方法，具体涉及一种用生物聚合法制备水溶性聚糖醛酸的方法。
背景技术
天然存在的糖醛酸有D-葡糖醛酸、D-半乳糖醛酸、D-甘露糖醛酸等，以与糖苷配基结合的糖醛酸苷(ur－onide)形式或聚糖醛酸的形式，成为树胶质、果胶、半纤维素、藻酸、细菌多糖等细胞壁或粘液物质的主要成分。D-葡糖醛酸在动物体内具有与毒物结合(葡糠醛酸结合作用)后排出的作用，也是构成肝素、硫酸软骨素、透明质酸等高活性物质的成分。这样，糖醛酸不是以游离单糖存在，而是以苷或多糖的形态存在于生物体内。
目前市场上的糖醛酸的应用主要体现在以下领域：透明质酸(Hyaluronan、hyaluronicacid)，又称糖醛酸、玻尿酸、琉璃糖碳基酸，基本结构是由双糖单位D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺组成的高级多糖类。与其它粘多糖不同，它不含硫。它的透明质分子能携带500倍以上的水分，为目前所公认的最佳保湿成分，广泛的应用在保养品、化妆品和原液中。
透明质酸另一名称为玻尿酸，是像玻璃一样的、光亮透明的一种聚糖醛酸。玻尿酸是一种自然界天然保湿补水因子，可以改善肌肤干燥，补给肌肤水分。所以它已广泛被运用到护肤品、原液和化妆品中，已成为亚洲人补水化妆品中的主要原料。同时，聚糖醛酸在提高免疫性治疗的医药中及保健减肥食品中也有应用，目前为止的合成工艺复杂，基本使用Tempo氧化的方法合成聚糖醛酸[1]，合成过程涉及使用多种剧毒药品，成本较高。利用无毒无危害的细菌纤维素的方法合成糖醛酸的聚合物的案例未见报道。
参考文献：
[1]A.Isogai,Y.Kato,PreparationofpolyuronicacidfromcellulosebyTENPO-mediatedoxidation,Cellulose,5,153-164(1998).
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用生物聚合法制备水溶性聚糖醛酸的方法，首次利用无毒无危害的生物合成的方法合成糖醛酸的聚合物
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种用生物聚合法制备水溶性聚糖醛酸的方法，以葡萄糖醛酸为底物，在发酵培养液中，利用木醋杆菌，20～30℃培养3～6周，收集发酵培养液上漂浮的胶体状物为水溶性聚糖醛酸。
其中，所述的葡萄糖醛酸用半乳糖醛酸替换。
其中，木醋杆菌优选为ATCC#53524。
其中，所述的发酵培养基配方为：蛋白胨4～6g/L，酵母膏4～6g/L，磷酸一氢钠2～3.5g/L，一水柠檬酸1～2g/L，溶剂为水。
优选的发酵培养基配方为：蛋白胨5g/L，酵母膏5g/L，磷酸一氢钠2.7g/L，一水柠檬酸1.15g/L，溶剂为水。
其中，葡萄糖醛酸在发酵培养基中优选的加入量为8～16g/L，优选10g/L。
其中，葡萄糖醛酸加入发酵培养液中后，用NaOH溶液调整pH值至5.0，灭菌，冷却后，将木醋杆菌接种至发酵培养液中。
其中，木醋杆菌的接种量为0.4～2％v/v。
其中，优选的是，30℃培养6周。
有益效果：与现有技术相比，本发明有如下优势：
1、现在聚糖醛酸生成的主流方法是对比文件1中提到的tempo氧化的方法，在这个方法中会用到，Tempo(2,2,6,6,-tetramethylpipelidine-1-oxyl)-NaBr-NaClO试剂系统，毒性大，对环境污染严重，本发明所提到的方法，对于培养相同的产物而言操作简便，无污染，可用于相关食品和化妆品产品的开发。
2、本发明方法制备的两种聚糖醛酸的聚合度均可达到260以上，聚合物重量平均分子量在50000-60000，分子量最高值可达80000左右。这种合成产品聚糖醛酸胶体随着分子量和聚合度的升高吸水性能增强，有700～1000倍(质量)的吸水能力。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1：
发酵培养基配制：蛋白胨5g，酵母膏5g，磷酸一氢钠2.7g，和一水柠檬酸1.15g溶解在1L蒸馏水中。然后被等量分装在500mL容的四个锥形瓶中然后放在灭菌锅中在121℃灭菌15分钟。自然冷却以后，把四个锥形瓶放在冰箱中作为原液保存。当他们被用作合成聚糖醛酸时，2.5g的葡萄糖醛酸被加入每一个锥形瓶中，然后用NaOH溶液调整溶液的pH到5.0，随后用灭菌锅在121℃下灭菌8-10分钟，冷却后，木醋杆菌(ATCC#53524)按4％v/v的接种量被接入培养基中，将上述三角瓶存放在30℃(这个温度产生的不纯物质会最少1-2％)温度条件下，在培养箱中培养3-4周以后，会出现一层胶体状物质浮在培养液表面，培养时间达到6周，收集这个胶体状聚合物，即为聚糖醛酸产物，得率约为25％。重量平均分子量为63000，聚合度320，吸水性约900倍(质量)。
实施例2：
发酵培养基配制：蛋白胨5g，酵母膏5g，磷酸一氢钠2.7g，和一水柠檬酸1.15g溶解在1L蒸馏水中。然后被等量分装在500mL容的四个锥形瓶中然后放在灭菌锅中在121℃灭菌15分钟。自然冷却以后，把四个锥形瓶放在冰箱中作为原液保存。当他们被用作合成聚糖醛酸时，2.5g的半乳糖醛酸被加入每一个锥形瓶中，然后用NaOH溶液调整溶液的pH到5.0，随后用灭菌锅在121℃下灭菌8-10分钟，冷却后，木醋杆菌(ATCC#53524)按4％v/v的接种量被接入培养基中，将上述三角瓶存放在30℃(这个温度产生的不纯物质会最少1-2％)温度条件下，在培养箱中培养3-4周以后，会出现一层胶体状物质浮在培养液表面，培养时间达到6周，收集这个胶体状聚合物，即为聚糖醛酸产物，得率约为24％。重量平均分子量51000、聚合度260、吸水率750倍(质量)左右。
实施例3：
发酵培养基配制：蛋白胨4g，酵母膏4g，磷酸一氢钠2g，和一水柠檬酸1g溶解在1L蒸馏水中。然后被等量分装在500mL容的四个锥形瓶中然后放在灭菌锅中在121℃灭菌15分钟。自然冷却以后，把四个锥形瓶放在冰箱中作为原液保存。当他们被用作合成聚糖醛酸时，2g的葡萄糖醛酸被加入每一个锥形瓶中，然后用NaOH溶液调整溶液的pH到5.0，随后用灭菌锅在121℃下灭菌1-2分钟，冷却后，木醋杆菌(ATCC#53524)按0.4％v/v的接种量被接入培养基中，将上述三角瓶存放在20℃温度条件下，在培养箱中培养3-4周以后，会出现一层胶体状物质浮在培养液表面，培养时间达到6周，收集这个胶体状聚合物，即为聚糖醛酸产物。得率约为26％。重量平均分子量60000，聚合度300，吸水性约850倍(质量)。
实施例4：
发酵培养基配制：蛋白胨6g，酵母膏6g，磷酸一氢钠3.5g，和一水柠檬酸2g溶解在1L蒸馏水中。然后被等量分装在500mL容的四个锥形瓶中然后放在灭菌锅中在121℃灭菌15分钟。自然冷却以后，把四个锥形瓶放在冰箱中作为原液保存。当他们被用作合成聚糖醛酸时，4g的半乳糖醛酸被加入每一个锥形瓶中，然后用NaOH溶液调整溶液的pH到5.0，随后用灭菌锅在121oC下灭菌1-2分钟，冷却后，木醋杆菌(ATCC#53524)按2％v/v的接种量被接入培养基中，将上述三角瓶存放在30℃温度条件下，在培养箱中培养3-4周以后，会出现一层胶体状物质浮在培养液表面，培养时间达到6周，收集这个胶体状聚合物，即为聚糖醛酸产物。得率约为25％。重量平均分子量54000，聚合度280，吸水性约820倍(质量)。

Claims (7)

1.一种用生物聚合法制备水溶性聚糖醛酸的方法，其特征在于，以葡萄糖醛酸为底物，在发酵培养液中，利用木醋杆菌，20～30℃培养3～6周，收集发酵培养液上漂浮的胶体状物为水溶性聚糖醛酸。
2.根据权利要求1所述的用生物聚合法制备水溶性聚糖醛酸的方法，其特征在于，所述的葡萄糖醛酸用半乳糖醛酸替换。
3.根据权利要求1所述的用生物聚合法制备水溶性聚糖醛酸的方法，其特征在于，木醋杆菌为ATCC#53524。
4.根据权利要求1所述的用生物聚合法制备水溶性聚糖醛酸的方法，其特征在于，所述的发酵培养基配方为：蛋白胨4～6g/L，酵母膏4～6g/L，磷酸一氢钠2～3.5g/L，一水柠檬酸1～2g/L，溶剂为水。
5.根据权利要求1所述的用生物聚合法制备水溶性聚糖醛酸的方法，其特征在于，葡萄糖醛酸在发酵培养基中的加入量为8～16g/L。
6.根据权利要求1或4或5所述的用生物聚合法制备水溶性聚糖醛酸的方法，其特征在于，葡萄糖醛酸加入发酵培养液中后，用NaOH溶液调整pH值至5.0，灭菌，冷却后，将木醋杆菌接种至发酵培养液中。
7.根据权利要求1或3所述的用生物聚合法制备水溶性聚糖醛酸的方法，其特征在于，木醋杆菌的接种量为0.4～2％v/v。
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刘海芳: "细菌纤维素生物合成过程中的分子量调控", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

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Assignee: Hohhot Jingde Food Co., Ltd.

Assignor: Nanjing Forestry University

Contract record no.: 2019990000212

Denomination of invention: Method for preparing water-soluble polyuronide by virtue of biological polymerization process

Granted publication date: 20181009

License type: Common License

Record date: 20190701

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Application publication date: 20151118

Assignee: Qingdao Haode Building Materials Co.,Ltd.

Assignor: NANJING FORESTRY University

Contract record no.: X2020320010017

Denomination of invention: Preparation of water soluble glycuronic acid by biopolymerization

Granted publication date: 20181009

License type: Common License

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