CN107098912A - 一种高铁血红素及其制备方法 - Google Patents

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余蓉
闵光请
唐章勇
杨海
李先锋
陈云
阎华�
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Abstract

本发明提供了一种高铁血红素及其制备方法，涉及分离提纯技术领域。一种高铁血红素通过以下方法制备得到：将溶解有血粉的脲溶液进行离心，收集离心上清溶液；将离心上清溶液调节PH值至1.5～2.5后与表面活性剂混合，使表面活性剂溶解，得到混合溶液；将混合溶液加热至90～100℃，使得紫色晶状体析出，冷却结晶后进行固液分离。此高铁血红素的制备方法操作过程简单，收率高，成本低，具有较大的工业生产前景。

Description

一种高铁血红素及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种分离提纯技术领域，且特别涉及一种高铁血红素及其的制备方法。
背景技术
血红素(heme)是血红蛋(hemogLobin，Hb)、肌红蛋白(myogLobin，Mb)、细胞色素(cytochromes)和过氧化物酶(peroxidase)等众多活性生物大分子的辅助因子，是一类天然卟啉化合物，以与有机分子结合的状态广泛存在于动物的血液、肌肉和某些植物组织中。
原卟啉Ⅸ与Fe的络合物铁原卟啉IX称血红素，是一类具有多种功能的金属卟啉化合物。卟啉环中心的铁原子通常是八面体配位，应该有六个配位键，其中4个与四个吡咯环的N原子相连，另两个沿垂直于卟啉环面的轴分布在环面的上下，这两个键合部位分别称为第5和第6配位。铁原子可以是亚铁(Fe2+)或高铁(Fe3+)氧化态，相应的血红素称为亚铁血红素(ferroheme，heme)和高铁血红素(ferriheme，heme)。
血红素(heme)又名卟啉铁、血卟啉、氯化血红素，其基本结构是由吡咯组成的卟吩，带上侧链后形成卟啉，加一分子亚铁构成铁卟啉化合物，再由氯离子取代其中的氢氧根离子即为氯化血红素可以用做铁强化剂及抗贫血药的有机化合物，是吸收率高的生物态铁剂。然而，现有技术制备血红素的工艺复杂，成本高，产率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高铁血红素的制备方法，此高铁血红素的制备方法操作过程简单，收率高，具有较大的工业生产前景。
本发明的另一目的在于提供一种高铁血红素，通过上述的高铁血红素的制备方法制备而得，此高铁血红素的成本低，具有较大的工业生产前景。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种高铁血红素的制备方法，其包括：
将溶解有血粉的脲溶液进行离心，收集离心上清溶液；
将离心上清溶液调节PH值至1.5～2.5后与表面活性剂混合，使表面活性剂溶解，得到混合溶液；
将混合溶液加热至90～100℃，使得紫色晶状体析出，冷却结晶后进行固液分离。
本发明提出一种高铁血红素，通过上述的高铁血红素的制备方法制得。
本发明实施例的一种高铁血红素及其制备方法有益效果是：本发明提供的高铁血红素的制备方法首先将溶解有血粉的脲溶液进行离心，并收集离心上清溶液。采用液态的全猪血作为原料制备血红素需要大量提取溶媒，造成成本高，且影响产品收率和纯度。因此，以血粉为原料提取血红素，可使原料易于运输和保存，也可更好地开展猪血综合利用和降低成本。血粉在脲溶液中溶解，脲溶液可以破坏血红蛋白的空间结构，使得其空间发生变化从而完全溶解于脲溶液中，并且完全溶解后的血红蛋白中的血红素更容易在后期提取时析出。将离心上清溶液调节PH值至1.5～2.5后与表面活性剂混合，使表面活性剂溶解，得到混合溶液后加热。将上清溶液的pH调节至酸性，有利于血红蛋白酸化，再加入适当的表面活性剂，然后以适当的试验方法加热，这时结构被破坏后的血红蛋白不会沉淀，而血红素则以结晶形式有效地被析出。此高铁血红素的制备方法操作过程简单，收率高，具有较大的工业生产前景。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种高铁血红素及其的制备方法进行具体说明。
一种高铁血红素的制备方法，其包括：
将溶解有血粉的脲溶液进行离心，收集离心上清溶液；
将离心上清溶液调节PH值至1.5～2.5后与表面活性剂混合，使表面活性剂溶解，得到混合溶液；
将混合溶液加热至90～100℃，使得紫色晶状体析出，冷却结晶后进行固液分离。
具体地，将溶解有血粉的脲溶液进行离心，收集离心上清溶液。
其中，血粉是一种非常规动物源性饲料，将家畜或家禽的血液凝成块后经高温蒸煮，压除汁液、晾晒、烘干后粉碎而成。采用液态的全猪血作为原料制备血红素需要大量提取溶媒，造成成本高，且影响产品收率和纯度。因此，以血粉为原料提取血红素，可使原料易于运输和保存，也可更好地开展猪血综合利用和降低成本。本发明所采用的血粉是在市面上购买的，当然，在本发明的其他实施例中，所采用的血粉可以是液态血经过喷雾干燥后所得到的血粉。喷雾干燥对于粘度较高的血具有快速干燥的特点，能有效地节约成本，从而提高经济收益。
其中，脲是一种由碳、氮、氧和氢组成的有机化合物。又称尿素、碳酰胺、碳酰二胺脲，为白色无臭固体，熔点133～135℃，相对密度1.323(20/4℃)，易溶于水和乙醇，强热时分解成氨和二氧化碳。脲能非常有效的使蛋白质变性，尤其能非常有效地破坏非共价键结合的蛋白质。在本发明的实施例中，血粉在脲溶液中被溶解，脲溶液可以破坏血红蛋白的空间结构，使得其空间发生变化从而完全溶解于脲溶液中，并且完全溶解后的血红蛋白中的血红素更容易在后期提取时析出。
作为优选的方案，每毫升脲溶液用于溶解0.07～0.1g的血粉，脲溶液的摩尔浓度为5～7moL/L。脲溶液与血粉的量按照这样设计，能最大程度的发挥脲溶液的变性溶解作用，减少原料不必要的浪费，从而减小制作成本，提高经济收益。当然，在本发明的其他实施例中，脲溶液与血粉的具体使用量以及脲溶液的浓度可以根据需求进行调整，本发明不做限定。
其中，离心是利用离心力将溶液中密度不同的成分进行分离。通过离心操作后，不必要的影响血红素分离的杂质被留在下层沉淀中，含有血红素的上层清液被收集。离心可以通过离心分离器或其他能提供离心分离的其他设备进行，本发明不做限定。
作为优选的方案，离心的转速为4000～4500rpm，离心时间为8～15min。在此转速下离心，血红蛋白中的部分成分能被有效地遗留在下层沉淀中，从而提高了血红素提取的效果。当然，在本发明的其他实施例中，离心的转速以及离心的时间均可以根据具体情况进行调整，本发明不做限定。
具体地，将离心上清溶液调节PH值至1.5～2.5后与表面活性剂混合，使表面活性剂溶解，得到混合溶液。
其中，调节pH的目的是为了酸化血红蛋白，在酸性的条件下进行提取，血红素在酸性水溶液中不溶，易析出。在本发明的实施例中，是通过浓度为1～3moL/L的盐酸进行的，多于的盐酸在加热情况下会挥发不会残留，是一种很好的pH调节剂。当然，在本发明的其他实施例中，调节pH的试剂可以根据需求进行选择，并且盐酸的浓度也可以根据需求进行调整，本发明不做限定。
其中，经过酸化后的上清液与表面活性剂混合，表面活性剂是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。在表面活性剂降低上清液表面活性的作用下，血红素析出得到了有力的保障。
具体地，将混合溶液加热至90～100℃，使得紫色晶状体析出，冷却结晶后进行固液分离。
其中，在表面活性剂的作用下，对混合溶液进行加热时，血红蛋白不会沉淀，而血红素则以紫色结晶的形式有效地析出。在本发明的其他实施例中，还可以在加热溶液中加入血红素的晶种，结晶会更顺利，本发明不做限定。在本发明的实施例中，表面活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵的中的任一种。
脂肪醇聚氧乙烯醚又称为聚氧乙烯脂肪醇醚。是非离子表面活性剂中发展最快、用量最大的品种。这种类型的表面活性剂是由聚乙二醇(PEG)与脂肪醇缩合而成的醚。十二烷基三甲基溴化铵属于季铵盐类，其结构是典型的表面活性剂两亲结构。十二烷基三甲基溴化铵的HLB值在7～9范围内，可作为油田领域中油基钻井液的润湿剂，具有良好的润湿反转作用。十八烷基三甲基氯化铵白色蜡状物，易溶于水，震荡是产生大量泡沫。化学稳定性好，耐热、耐光、耐压、耐强碱强酸。具有优良的渗透、柔化、抗静电及杀菌性能。能与多种表面活性剂或助剂良好的配伍，协同效应显著。十六烷基三甲基溴化铵能溶解细胞膜，是一种阳离子去污剂，具有从低离子强度的溶液中沉淀核酸和酸性多聚糖的特性。脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵均能为血红素析出提供有利的环境，使得析出更易进行。
作为优选的方案，在混合溶液进行加热的同时对混合溶液进行搅拌，搅拌的转速为10～20rpm。搅拌使得析出更彻底，从而提高了收率。当然，在本发明的其他实施例中，搅拌的速度可以根据需求进行相应地调整，本发明不做限定。
其中，固液分离是去除混合溶液的上层清液后，将下层晶状体沉淀在转速为4000～4500rpm的条件下离心为8～15min。由于析出的高铁血红素位于混合溶液下方的沉淀中，因此离心能使得多于的杂质或液体被去除，从而提高高铁血红素的收率。
进一步地，在本发明的较佳实施例中，高铁血红素的制备方法还包括将离心后的沉淀依次进行洗涤以及干燥。洗涤以及干燥的目的是为了提高制备得到的高铁血红素的纯度。作为优选的方案，洗涤包括用纯化水洗涤2～4次后再用乙醚洗涤1～3次，干燥是在55～65℃的温度下进行的。当然，在本发明的其他实施例中，洗涤的次数与干燥的温度均可以根据需求进行相应地调整，本发明不做限定。
其中，纯化水为饮用水经蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制得的制药用水，不含任何添加剂。盐酸与脲均易溶于水，纯化水洗涤后能有效的去除酸化作业用多于的盐酸脲溶液。乙醚是一种用途非常广泛的有机溶剂，与空气隔绝时相当稳定。脲呈弱碱性，通过乙醚洗涤可进一步的除去，从而进一步提高了高铁血红素的纯度。当然，在本发明的其他实施例中，乙醚也可以采用能提供相同功能的药物替代，例如可以选择为丙酮等，本发明不做限定。
一种高铁血红素，通过此高铁血红素的制备方法制得。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种高铁血红素，通过以下方法制得：
将溶解有血粉的脲溶液进行离心，并收集离心上清溶液，其中，每毫升脲溶液溶解0.07g的血粉，离心的转速为4000rpm，离心时间为8min；
将离心上清溶液调节PH值至1.5后与脂肪醇聚氧乙烯醚混合，使脂肪醇聚氧乙烯醚溶解，得到混合溶液；
将混合溶液加热至90℃，使得紫色晶状体析出，冷却结晶后将上层清液去除，并对下层晶状体沉淀在转速为4000rpm的条件下离心为8min。
实施例2
本实施例提供了一种高铁血红素，与实施例1提供的高铁血红素的区别在于，本实施例提供的高铁血红素通过以下方法制得：
将溶解有血粉的脲溶液进行离心，并收集离心上清溶液，其中，每毫升脲溶液溶解0.08g的血粉，离心的转速为4200rpm，离心时间为10min；
将离心上清溶液调节PH值至2后与脂肪醇聚氧乙烯醚混合，使脂肪醇聚氧乙烯醚溶解，得到混合溶液；
将混合溶液加热至95℃，使得紫色晶状体析出，冷却结晶后将上层清液去除，并对下层晶状体沉淀在转速为4200rpm的条件下离心为10min。
实施例3
本实施例提供了一种高铁血红素，与实施例1提供的高铁血红素的区别在于，本实施例提供的高铁血红素通过以下方法制得：
将溶解有血粉的脲溶液进行离心，并收集离心上清溶液，其中，每毫升脲溶液溶解0.1g的血粉，离心的转速为4500rpm，离心时间为15min；
将离心上清溶液调节PH值至2.5后与脂肪醇聚氧乙烯醚混合，使脂肪醇聚氧乙烯醚溶解，得到混合溶液；
将混合溶液加热至100℃，使得紫色晶状体析出，冷却结晶后将上层清液去除，并对下层晶状体沉淀在转速为4500rpm的条件下离心为15min。
实施例4
本实施例提供了一种高铁血红素，与实施例1提供的高铁血红素的区别在于，本实施例提供的高铁血红素通过以下方法制得：
将溶解有血粉的脲溶液进行离心，并收集离心上清溶液，其中，每毫升脲溶液溶解0.1g的血粉，离心的转速为4500rpm，离心时间为15min；
将离心上清溶液调节PH值至2.5后与脂肪醇聚氧乙烯醚混合，使脂肪醇聚氧乙烯醚溶解，得到混合溶液；
将混合溶液加热至100℃，并同时进行转速为10rpm的搅拌，使得紫色晶状体析出，冷却结晶后将上层清液去除，并对下层晶状体沉淀在转速为4500rpm的条件下离心为15min。
实施例5
本实施例提供了一种高铁血红素，与实施例1提供的高铁血红素的区别在于，本实施例提供的高铁血红素通过以下方法制得：
将溶解有血粉的脲溶液进行离心，并收集离心上清溶液，其中，每毫升脲溶液溶解0.1g的血粉，离心的转速为4500rpm，离心时间为15min；
将离心上清溶液调节PH值至2.5后与脂肪醇聚氧乙烯醚混合，使脂肪醇聚氧乙烯醚溶解，得到混合溶液；
将混合溶液加热至100℃，并同时进行转速为15rpm的搅拌，使得紫色晶状体析出，冷却结晶后将上层清液去除，并对下层晶状体沉淀在转速为4500rpm的条件下离心为15min。
将离心后的沉淀用纯化水洗涤2次后再用乙醚洗涤1次，并在55℃的温度下进行干燥。
实施例6
本实施例提供了一种高铁血红素，与实施例1提供的高铁血红素的区别在于，本实施例提供的高铁血红素通过以下方法制得：
将溶解有血粉的脲溶液进行离心，并收集离心上清溶液，其中，每毫升脲溶液溶解0.1g的血粉，离心的转速为4500rpm，离心时间为15min；
将离心上清溶液调节PH值至2.5后与十六烷基三甲基溴化铵混合，使十六烷基三甲基溴化铵溶解，得到混合溶液；
将混合溶液加热至100℃，并同时进行转速为20rpm的搅拌，使得紫色晶状体析出，冷却结晶后将上层清液去除，并对下层晶状体沉淀在转速为4500rpm的条件下离心为15min。
将离心后的沉淀用纯化水洗涤3次后再用乙醚洗涤2次，并在60℃的温度下进行干燥。
实施例7
本实施例提供了一种高铁血红素，与实施例1提供的高铁血红素的区别在于，本实施例提供的高铁血红素通过以下方法制得：
将溶解有血粉的脲溶液进行离心，并收集离心上清溶液，其中，每毫升脲溶液溶解0.1g的血粉，离心的转速为4500rpm，离心时间为15min；
将离心上清溶液调节PH值至2.5后与十八烷基三甲基氯化铵混合，使十八烷基三甲基氯化铵溶解，得到混合溶液；
将混合溶液加热至100℃，并同时进行转速为20rpm的搅拌，使得紫色晶状体析出，冷却结晶后将上层清液去除，并对下层晶状体沉淀在转速为4500rpm的条件下离心为15min。
将离心后的沉淀用纯化水洗涤4次后再用乙醚洗涤3次，并在65℃的温度下进行干燥。
实验例1
计算实施例1～6所提供的制备高铁血红素方法中高铁血红素的收率。结果如表1所示。
表1.收率测试结果
编号 收率(‰)
实施例1 7.4
实施例2 7.5
实施例3 7.5
实施例4 8.0
实施例5 8.0
实施例6 8.0
实施例7 8.0
根据表1所示的数据可知，本发明的实施例提供的方法制得的高铁血红素的收率均很高。由此可知，通过本发明实施例提供的制备方法，可以有效地提高高铁血红素的收率。
实验例2
通过实施例1～6所提供的制备的高铁血红素方法计算制得100g的高铁血红蛋所花费的成本。计算结果如表2所示。
表2.花费成本结果
编号 花费成本(元)
实施例1 160
实施例2 155
实施例3 150
实施例4 130
实施例5 128
实施例6 122
实施例7 120
根据表1所示的数据可知，本发明的实施例提供的方法制得的高铁血红素的成本均很低。由此可知，通过本发明实施例提供的制备方法，可以有效地减小高铁血红素的成本。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种高铁血红素的制备方法，其特征在于，其包括：
将溶解有血粉的脲溶液进行离心，收集离心上清溶液；
将所述离心上清溶液调节pH值至1.5～2.5后与表面活性剂混合，使所述表面活性剂溶解，得到混合溶液；
将所述混合溶液加热至90～100℃，使得紫色晶状体析出，冷却结晶后进行固液分离。
2.根据权利要求1所述的高铁血红素的制备方法，其特征在于，每毫升所述脲溶液用于溶解0.07～0.1g的所述血粉，所述脲溶液的摩尔浓度为5～7moL/L。
3.根据权利要求1所述的高铁血红素的制备方法，其特征在于，将溶解有所述血粉的所述脲溶液进行离心的转速为4000～4500rpm，离心时间为8～15min。
4.根据权利要求1所述的高铁血红素的制备方法，其特征在于，将所述混合溶液加热至90～100℃进行搅拌。
5.根据权利要求4所述的高铁血红素的制备方法，其特征在于，搅拌的转速为10～20rpm。
6.根据权利要求1所述的高铁血红素的制备方法，其特征在于，进行固液分离是去除所述混合溶液上层清液后，将下层晶状体沉淀在转速为4000～4500rpm的条件下离心为8～15min。
7.根据权利要求6所述的高铁血红素的制备方法，其特征在于，所述高铁血红素的制备方法还包括将离心后的沉淀依次进行洗涤以及干燥。
8.根据权利要求7所述的高铁血红素的制备方法，其特征在于，洗涤包括用纯化水洗涤2～4次后再用乙醚洗涤1～3次，干燥是在55～65℃的温度下进行的。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的高铁血红素的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵的中的任一种。
10.一种高铁血红素，其特征在于，所述高铁血红素通过权利要求1至9中任一项所述的高铁血红素的制备方法制得。
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