CN106947002A - 一种机械活化制备微分子右旋糖酐的方法 - Google Patents

一种机械活化制备微分子右旋糖酐的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种中、低、小分子右旋糖酐机械活化制备微分子右旋糖酐方法。具体步骤如下：将称量好的中、低、小分子右旋糖酐加入到装有去离子水的烧杯中，使得右旋糖酐质量浓度为30%‑100%，50‑60℃搅拌溶解0‑30分钟；将右旋糖酐水溶液和磨介质体积按照100g:200‑300ml的比例置于球磨机中，充入压力为0‑2MPa的 CO2气体，在60‑150℃的温度下反应0.5‑8h，得到微分子右旋糖酐溶液，脱色，GPC检测溶液分子量，再经过真空干燥得到产品。本发明采用机械活化法制备微分子右旋糖酐，对生产设备要求低，操作简单；产品分离过程未使用乙醇，降低成本，减少安全隐患，且清洁无污染，实现了绿色化生产。

Description

一种机械活化制备微分子右旋糖酐的方法
技术领域
本发明涉及一种微分子右旋糖酐的清洁制备工艺，尤其涉及一种机械活化制备微分子右旋糖酐的工艺。
背景技术
右旋糖酐(dextran)又叫葡聚糖，是多个葡萄糖单元经过脱水所构成的大分子聚合物，或者是由细菌(如肠膜状明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides))产生的胞外多糖。右旋糖酐为白色的无定形粉末固体，无臭无味，易溶于水，不溶于乙醇。在常温下或中性溶液中可以稳定存在，遇强酸可分解，在碱性溶液中其端基易被氧化，受热时可逐渐变色或者分解。
右旋糖酐主要是由D-吡喃式葡萄糖单体以α-1,6苷键相连接，成一线形长分子链，同时还有α-1,3和α-1,4苷键形成的分支结构，分子式为(C6H10O5)n。随着微生物种类及生长条件的不同，右旋糖酐的分子结构有差别。根据分子量的不同，右旋糖酐可分为一下几种类型：(1)微分子右旋糖酐(右旋糖酐10，平均分子量1.0万以下)；(2)小分子右旋糖酐（右旋糖酐20，平均分子量1.0万-2.5万）；(3)低分子右旋糖酐(右旋糖酐40，平均分子量2.5万-5.0万)；(4)中分子右旋糖酐(右旋糖酐70，平均分子量5.0万-9.0万)；(5)大分子右旋糖酐(平均分子量9万以上)。右旋糖酐溶于水中能形成具有一定粘度的胶体液，在生理盐水中，6%的右旋糖酐液体与血浆的渗透压及粘度均相同；中分子右旋糖酐分子的现行大小约为40Å，与血浆蛋白及球蛋白分子的大小相接近，在体内会水解成葡萄糖而具有营养作用。然而，中分子、低分子及小分子右旋糖酐在体内的排出作用较慢，微分子右旋糖酐的作用时间则持续较短。目前平均分子量为5000-7500的右旋糖酐可用于生产兽药及右旋糖酐铁等产品，而平均分子量为1500-3000的右旋糖酐可用于人药等产品。
机械活化是指固体物质在受到摩擦、碰撞、冲击、剪切等强机械力的作用时，使固体在产生裂纹的同时产生塑性变形和各种类型的缺陷，如晶格畸变、晶体结晶度降低乃至无定型化，使部分机械能转变成物质的内能，从而提高固体的反应活性。机械活化是一门新兴的交叉边缘技术，属于机械(力)化学的范畴。机械活化最初用于矿物的强化浸出，目前已在金属精炼、晶体工程、农业、制药业、废物处理、超微及纳米复合材料、有机材料合成等方面得到了广泛的应用。机械力作用可破坏天然高分子聚合物的高稳定性有序结构，使其颗粒粒度减小，比表面积增大，结晶度降低，分子链断裂，分子内和分子间的氢键产生大量的活性轻基，进而显著提高聚合物的反应活性。
常温常压下，CO2在水中溶解度较小，有少量的碳酸生成，H+浓度有所增大，使水溶液显弱酸性，对降解反应具有一定的促进作用。水的离子积常数随着水的温度升高相对地有所增大，CO2在水中的溶解度也有所增大，从而反应体系中的H+浓度也随之升高，进一步强化降解反应。因此，在反应体系中充入适量的CO2，可以降低降解反应的温度或缩短反应时间，缓和反应条件，且反应结束后CO2容易分离，对产品纯度无影响，是一种绿色清洁的工艺。
然而，在国内未发现用机械活化制备微分子右旋糖酐，传统右旋糖酐的制备是以蔗糖为原料，经微生物发酵作用生成葡萄糖高聚物，再水解生成不同分子量的产物。依据不同分子量的右旋糖酐在乙醇水溶液中溶解度的差异（分子量越大，溶解度越小），划分出不同分子量的产品。因此，预制得微分子量的右旋糖酐，要使用高浓度的酒精水溶液，这不仅会增加生产成本，而且使用大量的乙醇会带来一定的安全隐患。
另外，可采用化学降解方法制备微分子右旋糖酐，即通过一定的酸解、水解也可将小、低、中分子的右旋糖酐降解至微分子右旋糖酐。化学降解法具有操作步骤复杂，对设备腐蚀性大，产物分子量分布过宽、均一性较差、降解过程容易破坏活性基团并引入有害物质，环境污染严重等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种机械活化降解中、低、小分子右旋糖酐制备微分子右旋糖酐的方法，利用真空干燥或喷雾干燥方式干燥微分子右旋糖酐产品，并且所得的微分子右旋糖酐的平均分子量在1300-8000范围。该方法不仅能制备出清洁无污染的微分子右旋糖酐,而且在工业生产中从源头上消除污染，克服现有制备微分子右旋糖酐技术存在的分子量均一性较差、工艺复杂、易造成环境污染、生产周期长及生产过程设备要求高等不足，达到缩短预处理时间。
机械活化降解中、低、小分子右旋糖酐制备微分子右旋糖酐，具体步骤如下：
(1)将称量好的中、低、小分子右旋糖酐加入到装有去离子水的烧杯中，使得右旋糖酐质量浓度为30%-100%，50-60℃搅拌溶解0-30分钟；
(2)将右旋糖酐水溶液和磨介质体积按照100g:200-300ml的比例置于球磨机中，充入压力为0-2MPa的 CO2气体，在60-150℃的温度下反应0.5-8h，得到微分子右旋糖酐溶液；
(3) 微分子右旋糖酐溶液用活性白土脱色，此活性白土的用量为中、低、小分子右旋糖酐重量的0.01-0.03倍，50-60℃搅拌20-60分钟，然后高速离心分离，分离得溶液；
(4) 取适量溶液，配成1ml里10mg的溶液，GPC检测分子量；
(5) 真空干燥溶液得到产品。
本发明就是以中、低、小分子右旋糖酐为原料,通过机械活化清洁制备微分子右旋糖酐,具体反应如下:
本发明方法无论在液相或者固相状态均对中、低、小分子右旋糖酐的降解产生较好的效果。
本发明提供的机械活化降解中、低、小分子右旋糖酐制备微分子右旋糖酐，方法具有如下优点：①反应温度在60-150℃下反应，对生产设备要求低，操作简单，且清洁无污染；②反应体系中充入压力为0-2MPa的 CO2气体，具有提高反应体系中H+浓度的作用，可降低反应温度或缩短反应时间，缓和反应条件；产品分离过程未使用乙醇，降低成本，减少安全隐患。
具体实施方式
以下通过具体实施实例用于进一步说明本发明描述的方法，但是并不限制本发明。
实施例1
称取小分子右旋糖酐（Mw=1.5×104）30g加入到70g去离子水中（右旋糖酐质量浓度为30%），50℃磁力搅拌溶解10分钟；将反应物料和磨介质体积按100g：200ml的比例置于球磨机中，在恒温60℃下反应6h后，停止加热和搅拌，快速冷却；将得到微分子右旋糖酐溶液与磨球分离；分离后的微分子右旋糖酐溶液用0.3g活性白土脱色，60℃磁力搅拌20分钟，然后高速离心分离得溶液；取适量溶液，配成1ml里10mg的溶液，GPC检测分子量；真空干燥得到产品，平均分子量为5658，分子量分布指数为1.7。
实施例2
称取低分子右旋糖酐（Mw=3.8×104）30g与加入到70ml去离子水中（右旋糖酐质量浓度为30%），50℃磁力搅拌溶解20分钟；将反应物料和磨介质体积按100g：300ml的比例置于球磨机中，CO2气体压力为2MPa，在恒温60℃下反应6h后，停止加热和搅拌，快速冷却；将得到微分子右旋糖酐溶液与磨球分离；分离后的微分子右旋糖酐溶液用0.3g活性白土脱色，60℃磁力搅拌30分钟，然后高速离心分离得溶液；取适量溶液，配成1ml里10mg的溶液，GPC检测分子量；真空干燥得到产品，平均分子量为6113，分子量分布指数为1.6。
实施例3
称取中分子右旋糖酐（Mw=6.5×104）30g加入到70ml去离子水中（右旋糖酐质量浓度为30%），50℃磁力搅拌溶解30分钟；将反应物料和磨介质体积按100g：200ml的比例置于球磨机中，在恒温60℃下反应8h后，停止加热和搅拌，快速冷却；将得到微分子右旋糖酐溶液与磨球分离；分离后的微分子右旋糖酐溶液用0.3g活性白土脱色，50℃磁力搅拌30分钟，然后高速离心分离得溶液；取适量溶液，配成1ml里10mg的溶液，GPC检测分子量；真空干燥得到产品，平均分子量为6487，分子量分布指数为1.7。
实施例4
称取小分子右旋糖酐（Mw=1.5×104）60g加入到40ml去离子水中（右旋糖酐质量浓度为60%），60℃磁力搅拌溶解30分钟；将反应物料和磨介质体积按100g：200ml的比例置于球磨机中，CO2气体压力为1MPa，在恒温80℃下反应4 h后，停止加热和搅拌，快速冷却；将得到微分子右旋糖酐溶液与磨球分离；分离后的微分子右旋糖酐溶液用1.2g活性白土脱色，60℃磁力搅拌30分钟，然后高速离心分离得溶液；取适量溶液，配成1ml里10mg的溶液，GPC检测分子量；真空干燥得到产品，平均分子量为4254，分子量分布指数为1.5。
实施例5
称取小分子右旋糖酐（Mw=1.5×104）90g，移取10ml去离子水中（右旋糖酐质量浓度为90%），将反应物料和磨介质体积按100g：300ml的比例置于球磨机中，CO2气体压力为0.5MPa，在恒温100℃下反应2h后，停止加热和搅拌，快速冷却；将得到微分子右旋糖酐溶液与磨球分离；分离后的微分子右旋糖酐溶液用2.7g活性白土脱色，50℃磁力搅拌60分钟，然后高速离心分离得溶液；取适量溶液，配成1ml里10mg的溶液，GPC检测分子量；真空干燥得到产品，平均分子量为3367，分子量分布指数为1.6。
实施例6
称取小分子右旋糖酐（Mw=1.5×104）100g（右旋糖酐质量浓度为100%）；将反应物料和磨介质体积按100g：300ml的比例置于球磨机中，在恒温120℃下反应0.5h后，停止加热和搅拌，快速冷却；将得到微分子右旋糖酐溶液与磨球分离；分离后的微分子右旋糖酐溶液用3g活性白土脱色，50℃磁力搅拌60分钟，然后高速离心分离得溶液；取适量溶液，配成1ml里10mg的溶液，GPC检测分子量；真空干燥得到产品，平均分子量为2122，分子量分布指数为1.5。
实施例7
称取低分子右旋糖酐（Mw=3.8×104）60g加入到40ml去离子水中（右旋糖酐质量浓度为60%），60℃磁力搅拌溶解30分钟；将反应物料和磨介质体积按100g：200ml的比例置于球磨机中，CO2气体压力为2MPa，在恒温100℃下反应2h后，停止加热和搅拌，快速冷却；将得到微分子右旋糖酐溶液与磨球分离；分离后的微分子右旋糖酐溶液用1.2g活性白土脱色，50℃磁力搅拌60分钟，然后高速离心分离得溶液；取适量溶液，配成1ml里10mg的溶液，GPC检测分子量；真空干燥得到产品，平均分子量为5092，分子量分布指数为1.7。
实施例8
称取低分子右旋糖酐（Mw=3.8×104）90g，移取10ml去离子水中（右旋糖酐质量浓度为90%），将反应物料和磨介质体积按100g：300ml的比例置于球磨机中，CO2气体压力为1MPa，在恒温150℃下反应0.5h后，停止加热和搅拌，快速冷却；将得到微分子右旋糖酐溶液与磨球分离；分离后的微分子右旋糖酐溶液用2.7g活性白土脱色，50℃磁力搅拌60分钟，然后高速离心分离得溶液；取适量溶液，配成1ml里10mg的溶液，GPC检测分子量；真空干燥得到产品，平均分子量为1877，分子量分布指数为1.5。
实施例9
称取中分子右旋糖酐（Mw=6.5×104）60 g加入到40 ml去离子水中（右旋糖酐质量浓度为60%），60℃磁力搅拌溶解30分钟；将反应物料和磨介质体积按100g：300ml的比例置于球磨机中，CO2气体压力为2MPa，在恒温100℃下反应2h后，停止加热和搅拌，快速冷却；将得到微分子右旋糖酐溶液与磨球分离；分离后的微分子右旋糖酐溶液用1.2g活性白土脱色，50℃磁力搅拌60分钟，然后高速离心分离得溶液；取适量溶液，配成1ml里10mg的溶液，GPC检测分子量；真空干燥得到产品，平均分子量为7049，分子量分布指数为1.8。
实施例10
称取中分子右旋糖酐（Mw=6.5×104）90 g，移取10 ml去离子水中（右旋糖酐质量浓度为90%），将反应物料和磨介质体积按100g：300ml的比例置于球磨机中，CO2气体压力为0.5MPa，在恒温150℃下反应0.5h后，停止加热和搅拌，快速冷却；将得到微分子右旋糖酐溶液与磨球分离；分离后的微分子右旋糖酐溶液用2.7g活性白土脱色，50℃磁力搅拌60分钟，然后高速离心分离得溶液；取适量溶液，配成1ml里10mg的溶液，GPC检测分子量；真空干燥得到产品，平均分子量为3133，分子量分布指数为1.6。

Claims (4)

1.一种机械活化制备微分子右旋糖酐，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将称量好的中、低、小分子右旋糖酐加入到装有去离子水的烧杯中，使得右旋糖酐质量浓度为30%-100%，50-60℃搅拌溶解0-30分钟；
(2)将右旋糖酐水溶液和磨介质体积按照100g:200-300ml的比例置于球磨机中，充入压力为0-2MPa的 CO2气体，在60-150℃的温度下反应0.5-8h，得到微分子右旋糖酐溶液；
(3) 微分子右旋糖酐溶液用活性白土脱色，此活性白土的用量为中、低、小分子右旋糖酐重量的0.01-0.03倍，50-60℃搅拌20-60分钟，然后高速离心分离，分离得溶液；
(4) 取适量溶液，配成1ml里10mg的溶液，GPC检测分子量；
(5) 真空干燥溶液得到产品。
2.根据权利要求1所述一种机械活化制备微分子右旋糖酐的方法，其特征在于：所述反应适用于液相状态或固相状态。
3.根据权利要求1所述一种机械活化制备微分子右旋糖酐的方法，其特征在于：在CO2气体压力为0-2MPa，温度在60-150℃下，机械活化的时间为0.5-8h。
4.根据权利要求1所述一种机械活化制备微分子右旋糖酐的方法，其特征在于：用活性白土脱色，此活性白土的用量为右旋糖酐重量的0.01-0.03倍，搅拌温度为50-60℃，搅拌20-60分钟，然后高速离心分离。
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