CN107148431A - 用于浓缩β‑葡聚糖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种浓缩β‑葡聚糖的方法，该方法至少包括以下步骤：(a1)使具有浓度[c1]的β‑葡聚糖水溶液与至少一种沉淀剂p1接触以获得在包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中沉淀的β‑葡聚糖；(b1)使沉淀的β‑葡聚糖从包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中分离以获得具有浓度[c2]的沉淀的β‑葡聚糖；和(c1)向(b1)的沉淀的β‑葡聚糖施加力以获得具有浓度[c3]的沉淀的β‑葡聚糖。

Description

用于浓缩β-葡聚糖的方法
本发明涉及一种用于浓缩β-葡聚糖的方法，其至少包括以下步骤：(a1)使具有浓度[c1]的β-葡聚糖水溶液与至少一种沉淀剂p1接触以获得在包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中沉淀的β-葡聚糖；(b1)使沉淀的β-葡聚糖从包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中分离以获得具有浓度[c2]的沉淀的β-葡聚糖；和(c1)向(b1)的沉淀的β-葡聚糖施加力以获得具有浓度[c3]的沉淀的β-葡聚糖。
β-葡聚糖是已知的在几种微生物中，特别是真菌和酵母中细胞壁的保存良好的组分(Novak，Endocrine，Metabol&Immune Disorders-Drug Targets(2009)，9:67-75)。在生物化学上，β-葡聚糖是经由糖苷β(1-3)键连接的β-葡萄糖的非纤维素聚合物，其表现出与β(1-6)键合的葡萄糖分子的某种分支模式(Novak，上述引文)。大量紧密相关的β-葡聚糖表现出类似的分支模式，如裂裥菌素、硬葡聚糖、pendulan、cinerian、昆布多糖、蘑菇多糖和平菇多糖(pleuran)，所有这些都表现出β-D-(1-3)-吡喃葡萄糖基单元的线性主链，其中单个β-D-吡喃葡萄糖基单元(1-6)连接到具有约0.3的平均支化度的线性主链的β-D-吡喃葡萄糖基单元(Novak，上述引文；EP-B1463540；Stahmann，Appl Environ Microbiol(1992)，58：3347-3354；Kim，Biotechnol Letters(2006)，28：439-446；Nikitina，Food TechnolBiotechnol(2007)，45：230-237)。所述β-葡聚糖中的至少两种(裂裥菌素和硬葡聚糖)甚至具有相同的结构，并且仅在其分子质量，即其链长度上略微不同(Survase，Food TechnolBiotechnol(2007)，107-118)。
β-葡聚糖可以特别用作增强采油领域，特别是在三次增强采油领域(EOR；也称为三次采油、TOR或改进采油IOR)中的增稠剂(Survase，上述引文)。
适用于三次EOR的增稠聚合物必须满足许多具体要求。除了足够的粘度之外，聚合物还必须非常热稳定，并且即使在高盐浓度下也保持其增稠效果。
用于聚合物驱替的一类重要的天然来源聚合物包括从葡萄糖获得的支化均聚多糖，例如如上所述的β-葡聚糖。这种β-葡聚糖的水溶液具有有利的物理化学性能，使得它们特别适合用于聚合物驱替。
用于制备β-葡聚糖的许多方法包括能够合成这种生物聚合物的微生物的培养和发酵。例如EP 271 907 A2、EP 504 673 A1和DE 40 12 238 A1公开了制备方法，即通过利用搅拌和曝气分批发酵真菌裂褶菌(Schizophyllum commune)而进行制备。培养介质基本上包含葡萄糖、酵母提取物、磷酸二氢钾、硫酸镁和水。EP 271 907 A2描述了一种用于分离多糖的方法，其中首先使培养悬浮液离心，并用异丙醇将多糖从上清液中沉淀。第二种方法包括压力过滤，随后使获得的溶液超滤，而没有公开该方法的细节。“Udo Rau，“Biosynthese，Produktion und Eigenschaften von Pilz-Glucanen”，Habilitationsschrift，Technical University of Brunswick，1997，第70-95页”和“Udo Rau，Biopolymers，编辑A.Steinbüchel，第6卷，第63-79页，WILEY-VCHPublishers，New York，2002”描述了通过连续或分批发酵而制备裂褶菌。“GITFachzeitung Labor12/92，第1233-1238页”描述了利用细胞再循环而连续制备支化β-1,3-葡聚糖。WO 03/016545 A2公开了一种使用齐整小核菌(Sclerotium rolfsii)制备硬葡聚糖的连续方法。
此外，由于经济原因，β-葡聚糖水溶液的浓度应尽可能高，从而将葡聚糖水溶液从生产地点运送到使用地点的努力最小化。为此，通常使β-葡聚糖溶液在运输之前通过干燥、冻干和/或沉淀而浓缩，以减少其重量。
然而，具有低残留水分的浓缩β-葡聚糖溶液几乎不能再溶解在水中，并且使粘度(其对于在EOR中的溶液的使用是重要的)显著降低(Rau，Methods in Biotechnology(1999)，10：43-55，DOI：10.1007/978-1-59259-261-6_4；Kumar，Am J Food Technol(2011)，6：781-789)。
在EP 0 515 216 A2中还公开了纯化β-1,3-葡聚糖的方法，其包括使微生物产生的1,3-β-葡聚糖的热碱溶液与水和有机溶剂的混合物接触，使β-葡聚糖以纯的形式沉淀。
DE 601 02 806 T2公开了一种固体形式的干生物聚合物，其包含具有非常明确定义的平均直径的颗粒。根据该文献，非常明确定义的颗粒尺寸产生可有利地分散在水中的生物聚合物。
AU 2001235690B2公开了具有特定颗粒直径的生物聚合物颗粒，例如作为增稠剂或粘度剂、乳化剂和/或稳定剂在工业、食品、化妆品和药物配制剂中的用途。
WO 2009/062561 A1公开了一种用于制备纯化β-(1,3)-D-葡聚糖的方法。
US 2012/270033 A1描述了一种通过在片状材料的表面上施加包含裂裥菌素和至少一种溶剂的组合物而涂覆片状含纤维素材料的方法。
US 4,950,749描述了通过向包含加溶葡聚糖的溶液中加入二价阳离子，然后将该溶液调节至碱性pH以导致葡聚糖沉淀而回收非离子葡聚糖的方法。
因此，本发明的目的是提供一种用于获得高浓缩形式的β-葡聚糖的经济方法，所述β-葡聚糖可以再溶解在水中以获得包含β-葡聚糖的水溶液。
因此，本发明在一方面涉及一种浓缩β-葡聚糖的方法，其至少包括以下步骤：
(a1)使具有每升水溶液至少2gβ-葡聚糖的浓度[c1]的β-葡聚糖水溶液与至少一种沉淀剂p1接触，以获得在包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中沉淀的β-葡聚糖；
(b1)使沉淀的β-葡聚糖从在步骤(a1)中获得的包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中分离，以获得具有浓度[c2]的沉淀的β-葡聚糖；
(c1)向步骤(b1)中获得的沉淀的β-葡聚糖施加力，以获得具有每升包含β-葡聚糖、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物50-800gβ-葡聚糖的浓度[c3]的沉淀的β-葡聚糖，
其中浓度顺序为[c1]<[c2]<[c3]。
因此，本发明在一方面涉及一种用于浓缩β-葡聚糖的方法，其至少包括以下步骤：
(a1)使具有每升水溶液至少2gβ-葡聚糖的浓度[c1]的β-葡聚糖水溶液与至少一种沉淀剂p1在0-80℃的温度下，更优选在10-70℃的温度下，甚至更优选在10-50℃的温度下，最优选在10-40℃的温度下接触，以获得在包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中的沉淀的β-葡聚糖；
(b1)使沉淀的β-葡聚糖从步骤(a1)中获得的包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中分离，以获得具有浓度[c2]的沉淀的β-葡聚糖；
(c1)向步骤(b1)中获得的沉淀的β-葡聚糖施加力，以获得具有每升包含β-葡聚糖、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物50-800gβ-葡聚糖的浓度[c3]的沉淀的β-葡聚糖，
其中浓度顺序为[c1]<[c2]<[c3]。
令人惊讶的是，发现根据本发明方法获得的高度浓缩形式的β-葡聚糖可以再溶解在水中。通常，在本发明的上下文中，如果在将溶液在10.000xg下离心2分钟一次、两次或三次，优选在10.000xg下2分钟一次或两次以后，不再能够看到沉淀物或固体，则认为β-葡聚糖水溶液包含再溶解的β-葡聚糖。
附图
图1压缩渗透性单元的剖视图示
图2筛分烧杯离心机的剖视图示
图3筛分烧杯的剖视图示
在下文中将详细解释本发明方法的单个步骤以及关于本发明的细节。
通常，在本发明的上下文中，如本文所述待浓缩的β-葡聚糖可以是任何β-葡聚糖。在一个实施方案中，β-葡聚糖是由β-D-(1-3)-吡喃葡糖基单元的线性主链组成的聚合物，所述β-D-(1-3)-吡喃葡糖基单元具有与线性主链的β-D-吡喃葡糖基单元连接的单个β-D吡喃葡糖基单元(1-6)，其中平均支化度约为0.3。在本发明的上下文中，术语“平均支化度约0.3”可以意指平均10个β-D-(1-3)-吡喃葡糖基单元中约3个是与单个β-D-吡喃葡糖基单元(1-6)连接。就此而言，术语“约”可以意指平均支化度可以是0.25-0.35，优选0.25-0.33，更优选0.27-0.33，最优选0.3-0.33。也可以是0.3或0.33。裂裥菌素、硬葡聚糖、裸藻淀粉、茯苓聚糖、纤维素、甲壳质、凝胶多糖、昆布多糖、金藻昆布多糖、蘑菇多糖、地衣多糖、平菇多糖和酵母多糖都具有0.25-0.33的平均支化度(Novak，上述引文；Survase，上述引文)；例如，硬葡聚糖和裂裥菌素具有0.3-0.33的平均支化度。β-葡聚糖的平均支化度可以通过本领域已知的方法，例如通过周期氧化分析、甲基化糖分析和NMR测定(Brigand，IndustrialGums，Academic Press，New York/USA(1993)，461-472)。
在本发明的上下文中，如本文所描述的待浓缩的β-葡聚糖选自裂裥菌素、硬葡聚糖、裸藻淀粉、茯苓聚糖、纤维素、甲壳质、凝胶多糖、昆布多糖、金藻昆布多糖、蘑菇多糖、地衣多糖、平菇多糖和酵母多糖。例如，β-葡聚糖可以是裂裥菌素或硬葡聚糖，特别是裂裥菌素。
通常，在本发明的上下文中，如本文所述待浓缩的β-葡聚糖可以是以其衍生物之一的形式存在的任何β-葡聚糖。β-葡聚糖可以被衍生化，即与其天然存在的状态相比，β-葡聚糖的化学结构被改变。其衍生物形式的β-葡聚糖优选包含选自硫酸盐、胺、乙酸盐、磷酸盐、膦酸盐和羧甲基的化学结构部分。以其羧甲基化衍生物形式存在的β-葡聚糖特别描述于US 6,342,486中。US 6,342,486的公开内容通过引用并入本文。
本发明涉及一种用于浓缩裂裥菌素的方法，其至少包括以下步骤：
(a1)使具有每升水溶液至少2g裂裥菌素的浓度[c1]的裂裥菌素水溶液与至少一种沉淀剂p1接触，以获得在包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中沉淀的裂裥菌素；
(b1)使沉淀的裂裥菌素从步骤(a1)中获得的包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中分离，以获得具有浓度[c2]的沉淀的裂裥菌素；
(c1)向步骤(b1)中获得的沉淀的裂裥菌素施加力，以获得具有每升包含裂裥菌素、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物50-800g裂裥菌素的浓度[c3]的沉淀的裂裥菌素，
其中浓度顺序为[c1]<[c2]<[c3]。
步骤(b1)和(c1)同时进行，或者步骤(b1)和(c1)依次进行，即在步骤(c1)之前进行步骤(b1)。
在步骤(b1)和(c1)同时进行的情况下，不测量[c2]。然而，如果在达到最终浓度[c3]之前终止了本发明方法，则测量的浓度[c2]在本文所述的[c2]的范围内。
步骤(a1)：
本发明方法的步骤(a1)包括使具有浓度[c1]的β-葡聚糖水溶液与至少一种沉淀剂p1接触，以获得在包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中沉淀的β-葡聚糖。
在本发明方法的步骤(a1)中所使用的水溶液包含浓度为[c1]的β-葡聚糖。通常，浓度[c1]由本领域技术人员选择，或者将由本发明所使用的β-葡聚糖来源预先确定。通常，在本发明方法的步骤(a1)中所使用的水溶液将从渗透物或发酵过程的肉汤中获取。
在本发明的一个实施方案中，将引入本发明方法的步骤(a1)中的β-葡聚糖水溶液预先过滤、离心或另外处理，以至少部分或完全地除去在产生β-葡聚糖的微生物发酵期间积累的任何细胞、细胞碎片和/或其他细胞组分。
在本发明的另一实施方案中，引入步骤(a1)中的β-葡聚糖水溶液与发酵液相同。
根据本发明的浓度[c1]为每升引入步骤(a1)中的水溶液至少2gβ-葡聚糖，优选每升水溶液2-50gβ-葡聚糖，更优选每升水溶液5-40gβ-葡聚糖，甚至更优选每升水溶液10-40gβ-葡聚糖。
根据本发明，存在于引入本发明方法的步骤(a1)的水溶液中的其他组分选自杂质、制备β-葡聚糖的方法的副产物、盐、酸、碱、表面活性剂及其混合物。
本发明方法的步骤(a1)通常在可以处理步骤(a1)中涉及的水溶液和其他组分的任何合适温度下进行，优选在0-80℃下，更优选在10-70℃下，最优选在10-50℃，特别是10-40℃下进行。
本发明方法的步骤(a1)优选在大气压力下进行。
根据本发明方法的步骤(a1)，加入至少一种沉淀剂p1。
根据本发明，通常任何试剂可以用作沉淀剂p1，只要它引起存在于水溶液中的β-葡聚糖沉淀即可。
优选地，至少一种沉淀溶液p1选自低沸点液体、高沸点液体及其混合物。
低沸点液体的实例是甲酸酯如甲酸甲酯，无环醚类如二甲氧基甲烷，环醚类如四氢呋喃、2-甲基-1,2-二氧杂环戊烷，羧酸酯类如乙酸乙酯，醇类如甲醇、乙醇、异丙醇或丙醇，酮类如丙酮或甲基乙基酮，或者它们中至少两种的混合物。
高沸点液体的实例是具有优选10-200千道尔顿，更优选15-120千道尔顿的分子量的聚乙二醇，具有5-100千道尔顿，更优选10-30千道尔顿的分子量的聚丙二醇，或者它们中至少两种的混合物。
通常在步骤(a1)中将至少一种沉淀剂p1加入β-葡聚糖水溶液中，使得沉淀剂p1与水溶液的体积比在每种情况下基于所获得的总混合物优选为0.1:1-20:1，更优选0.2:1-2:1，最优选0.2:1-1.5:1。
为了提供β-葡聚糖的有效沉淀，β-葡聚糖水溶液需要与至少一种沉淀剂p1紧密接触，其可以通过使用搅拌容器、转子-定子混合器、三通喷嘴或任何可比较的体系而实现。优选地，使β-葡聚糖的水溶液与至少一种沉淀剂p1在三通喷嘴中接触。喷嘴包含用于引入β-葡聚糖水溶液的第一入口和用于引入沉淀剂p1的第二入口。β-葡聚糖的沉淀在三通喷嘴的混合区域中进行，由此获得无定形固体，并且将沉淀剂p1、水和沉淀的β-葡聚糖的混合物通过出口排出。
在使β-葡聚糖的水溶液与至少一种沉淀剂p1接触后，获得β-葡聚糖沉淀物以及包含含有水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物和沉淀的β-葡聚糖的两相混合物。然后将该混合物优选转移到本发明方法的步骤(b1)。步骤(b1)：
本发明方法的步骤(b1)包括使沉淀的β-葡聚糖从包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中分离，以获得具有浓度[c2]的沉淀的β-葡聚糖。
本发明方法的步骤(b1)通常可以通过本领域技术人员已知的任何方法进行，例如，特别是离心、沉降、浮选和过滤。
优选地，本发明方法的步骤(b1)使用压滤机，例如膜式压滤机如自动膜式压滤机或压缩渗透性单元，或者过滤离心机，例如反向过滤离心机。
在本发明方法的步骤(b1)之后，获得具有浓度[c2]的沉淀的β-葡聚糖。
根据本发明的浓度[c2]优选为每升包含β-葡聚糖、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物10-150gβ-葡聚糖，更优选每升包含β-葡聚糖、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物30-120gβ-葡聚糖，最优选每升包含β-葡聚糖、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物40-80gβ-葡聚糖。
本发明方法的步骤(b1)通常在能够使沉淀的β-葡聚糖与包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂分离的任何合适温度下，优选在0-80℃下，更优选在10-70℃下，最优选在10-50℃下，特别是在10-40℃下进行。
步骤(c1)：
本发明方法的步骤(c1)包括向(b1)的β-葡聚糖施加力以获得具有浓度[c3]的沉淀的β-葡聚糖。
进行本发明方法的步骤(c1)以从沉淀的β-葡聚糖中除去其他水溶液，从而获得具有更高浓度[c3]的沉淀的β-葡聚糖。
通常，在本发明方法的步骤(c1)中，可优选通过任何方法进行，只要将3-25巴，更优选4-15巴的压力形式的力施加到从步骤(b1)获得的沉淀的β-葡聚糖即可。
优选地，本发明方法的步骤(c1)使用压滤机，例如膜式压滤机如自动膜式压滤机或压缩渗透性单元，或者过滤离心机，例如反向过滤离心机。
压滤机可以包含用于利用泵将步骤(a1)中获得的包含水、至少一种沉淀剂p1和沉淀的β-葡聚糖的溶剂混合物在压力下供入其中滤板和滤布叠加以强制过滤水溶液的装置中的单元。作为替换，将步骤(a1)中获得的沉淀的β-葡聚糖通过使用三通喷嘴作为注射器直接供入装置如压滤机或者过滤离心机如反相过滤离心机中。
在使用压滤机进行本发明方法的情况下，步骤(b1)和(c1)在压滤机中依次进行，优选将3-25巴，更优选4-15巴的压力形式的力用于步骤(c1)。
在本发明的一个优选实施方案中，使用如图1所示的压缩渗透性单元。如图1所示的压缩渗透性单元显示出滤饼(1)、过滤介质(2)、分配板(3)、环(4)、滤液排出(5)、盖(6)、挤压活塞(7)和负荷传感器(8)。
在本发明的另一实施方案中，本发明的步骤(c1)优选使用过滤离心机如反相过滤离心机而进行。反相过滤离心机可以由Heinkel Process Technology GmbH，Besigheim，德国获得，尤其描述在“ Stülpzentrifuge HF，001A/2003-2，DE 195 29 256 A1、DE 41 17 323 A1、DE 37 29 240 A1、DE 697 00 957 T2”。优选用于进行步骤(c1)的加速度形式的力为50-2000xg，更优选60-1500xg，甚至更优选70-1500xg。
反相过滤离心机通常在无基层下操作。一般而言，然后将限定量的在步骤(a1)或(b1)中获得的β-葡聚糖引入离心鼓中，将滤液离心，可任选将得到的具有浓度[c3]的β-葡聚糖干燥。例如，可以使具有浓度[c3]的沉淀的β-葡聚糖借助使温暖气体如氮气或蒸汽通过而脱附和干燥。
在本发明的一个优选实施方案中，将如图2所示的筛分烧杯离心机用作反相过滤离心机。如图2所示的筛分烧杯离心机显示了用于填充的装置(1)、频闪仪(2)、用于旋转的装置(3)、滤液出口(4)和烧杯(5)。图3中更详细地显示了烧杯的构造。烧杯包括玻璃入口(5.1)、筛分烧杯壳体(5.2)、安装槽(5.3)、螺帽(5.6)、垫圈环(5.7)、垫圈(5.8)、滤布(5.9)和穿孔底部(5.10)。也显示了填充水平(5.4)。
在将过滤离心机如反相过滤离心机用于本发明方法的情况下，步骤(b1)和(c1)同时或依次进行。在步骤(b1)和(c1)在过滤离心机中依次进行的情况下，逐渐增加呈加速形式的力，使得在第一步骤中，将水和至少一种沉淀剂部分地除去以达到浓度[c2]，在第二步骤中，将沉淀的β-葡聚糖浓缩至所需浓度[c3]。在步骤(b1)和(c1)在过滤离心机中同时进行的情况下，将呈加速形式的力调节到确保去除水和沉淀剂p1而同时浓缩沉淀的β-葡聚糖达到所需浓度[c3]的值。在这种情况下，不测量[c2]。然而，如果在达到最终浓度[c3]之前终止本发明方法，则将测量如本文所述在[c2]的范围内的浓度[c2]。
本发明方法的步骤(c1)通常在所述力可以施加到沉淀的葡聚糖上的任何合适温度下，优选在0-80℃下，更优选在10-70℃下，最优选在10-50℃下，特别是在10-40℃下进行。
在本发明方法的步骤(c1)之后，获得具有浓度[c3]的沉淀的β-葡聚糖。
本发明的浓度[c3]为每升包含β-葡聚糖、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物50-800gβ-葡聚糖，优选每升包含β-葡聚糖、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物50-600gβ-葡聚糖，更优选每升包含β-葡聚糖、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物50-570gβ-葡聚糖。
因此，利用本发明方法，可获得浓度优选为50-800g/l的沉淀的β-葡聚糖。该高浓度产生的优点是促进至施用地点的运输，因为高度浓缩的β-葡聚糖可以在没有大量水的情况下运输。然后，在施用地点，高度浓缩的β-葡聚糖可以再溶解在水中以获得即用溶液/分散体。
优选地，本发明涉及一种用于浓缩裂裥菌素的方法，其至少包括以下步骤：
(a1)使具有每升水溶液至少2g裂裥菌素的浓度[c1]的裂裥菌素水溶液与至少一种沉淀剂p1接触，以获得在包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中沉淀的裂裥菌素；
(b1)使步骤(a1)中获得的沉淀的裂裥菌素由包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中分离，以获得具有浓度[c2]的沉淀的裂裥菌素；
(c1)向步骤(b1)中获得的沉淀的裂裥菌素施加力，以获得具有每升包含裂裥菌素、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物50-800g裂裥菌素的浓度[c3]的沉淀的裂裥菌素，
其中浓度顺序为[c1]<[c2]<[c3]。
优选地，本发明涉及一种用于浓缩裂裥菌素的方法，其至少包括以下步骤：
(a1)使具有每升水溶液至少2g裂裥菌素的浓度[c1]的裂裥菌素水溶液与至少一种沉淀剂p1在0-80℃的温度下，更优选在10-70℃的温度下，甚至更优选在10-50℃的温度下，最优选在10-40℃的温度下，在搅拌容器中，在转子-定子混合器中或在三通喷嘴中接触，以获得在包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中沉淀的裂裥菌素；
(b1)使沉淀的裂裥菌素与步骤(a1)中获得的包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物分离，以获得具有浓度[c2]的沉淀的裂裥菌素；
(c1)向步骤(b1)中获得的沉淀的裂裥菌素施加力，以获得具有每升包含裂裥菌素、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物50-800g裂裥菌素的浓度[c3]的沉淀的裂裥菌素，
其中浓度顺序为[c1]<[c2]<[c3]。
更优选地，本发明涉及一种用于浓缩裂裥菌素的方法，其至少包括以下步骤：
(a1)使具有每升水溶液至少2g裂裥菌素的浓度[c1]的裂裥菌素水溶液与至少一种沉淀剂p1接触，以获得在包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中沉淀的裂裥菌素；
(b1)使沉淀的裂裥菌素由步骤(a1)中获得的包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中分离，以获得具有浓度[c2]的沉淀的裂裥菌素；
(c1)向步骤(b1)中获得的沉淀的裂裥菌素施加力，以获得每升包含裂裥菌素、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物50-800g裂裥菌素的浓度[c3]的沉淀的裂裥菌素，
其中浓度顺序为[c1]<[c2]<[c3]，步骤(b1)和(c1)在压滤机中依次进行。
更优选地，本发明涉及一种用于浓缩裂裥菌素的方法，其至少包括以下步骤：
(a1)使具有每升水溶液至少2g裂裥菌素的浓度[c1]的裂裥菌素水溶液与至少一种沉淀剂p1接触，以获得在包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中沉淀的裂裥菌素；
(b1)使沉淀的裂裥菌素由步骤(a1)中获得的包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中分离，以获得具有浓度[c2]的沉淀的裂裥菌素；
(c1)向步骤(b1)中获得的沉淀的裂裥菌素施加力，以获得具有每升包含裂裥菌素、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物50-800g裂裥菌素的浓度[c3]的沉淀的裂裥菌素，
其中浓度顺序为[c1]<[c2]<[c3]，步骤(b1)和(c1)在过滤离心机如反相过滤离心机中同时进行，或者在过滤离心机如反相过滤离心机中依次进行。
更优选地，本发明涉及一种用于浓缩裂裥菌素的方法，其至少包括以下步骤：
(a1)使具有每升水溶液至少2g裂裥菌素的浓度[c1]的裂裥菌素水溶液与至少一种沉淀剂p1接触，以获得在包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中沉淀的裂裥菌素；
(b1)使沉淀的裂裥菌素由步骤(a1)中获得的包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中分离，以获得具有浓度[c2]的沉淀的裂裥菌素；
(c1)向步骤(b1)中获得的沉淀的裂裥菌素施加力，以获得具有每升包含裂裥菌素、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物50-800g裂裥菌素的浓度[c3]的沉淀的裂裥菌素，
其中浓度顺序为[c1]<[c2]<[c3]，步骤(b1)和(c1)在过滤离心机中同时进行，或者在过滤离心机中依次进行或者在压滤机中依次进行。
甚至更优选地，本发明涉及一种用于浓缩裂裥菌素的方法，其包括至少以下步骤：
(a1)使具有每升水溶液至少2g裂裥菌素的浓度[c1]的裂裥菌素水溶液与至少一种沉淀剂p1在0-80℃的温度下，更优选在10-70℃的温度下，甚至更优选在10-50℃的温度下，最优选在10-40℃的温度下，在搅拌容器中，在转子-定子混合器中或在三通喷嘴中接触，以获得在包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中沉淀的裂裥菌素；
(b1)使沉淀的裂裥菌素由步骤(a1)中获得的包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中分离，以获得具有浓度[c2]的沉淀的裂裥菌素；
(c1)向步骤(b1)中获得的沉淀的裂裥菌素施加力，以获得具有每升包含裂裥菌素、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物50-800g裂裥菌素的浓度[c3]的沉淀的裂裥菌素，
其中浓度顺序为[c1]<[c2]<[c3]，步骤(b1)和(c1)在过滤离心机中同时进行，或者在过滤离心机中依次进行或者在压滤机中依次进行。
根据本发明方法的一个优选实施方案，本发明涉及上述方法，其包括步骤(a1)、(b1)和(c1)，并且还包括在步骤(b1)之后进行的以下步骤(a2)和(b2)：
(a1)使具有每升水溶液至少2gβ-葡聚糖的浓度[c1]的β-葡聚糖水溶液与至少一种沉淀剂p1接触，以获得在包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中沉淀的β-葡聚糖；
(b1)使沉淀的β-葡聚糖由步骤(a1)中获得的包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中分离，以获得沉淀的β-葡聚糖；
(a2)使步骤(b1)中获得的沉淀的β-葡聚糖与至少一种沉淀剂p2接触，以获得在包含水、至少一种沉淀剂p1和至少一种沉淀剂p2的溶剂混合物中沉淀的β-葡聚糖；
(b2)使沉淀的β-葡聚糖由步骤(a2)的混合物中分离，以获得具有浓度[c22]的沉淀的β-葡聚糖；
(c1)向步骤(b2)中获得的沉淀的β-葡聚糖施加力，以获得具有每升包含β-葡聚糖、水、至少一种沉淀剂p1和至少一种沉淀剂p2的沉淀物50-800gβ-葡聚糖的浓度[c3]的β-葡聚糖，
其中浓度顺序为[c1]<[c22]<[c3]。
以上已经描述了本发明的该优选实施方案的步骤(a1)、(b1)和(c1)。额外步骤(a2)和(b2)将在下面进行说明。
步骤(a2)：
本发明方法的步骤(a2)包括使步骤(b1)的具有浓度[c2]的沉淀的β-葡聚糖与至少一种沉淀剂p2接触，以获得包含沉淀的β-葡聚糖的混合物。
根据本发明方法的一个优选实施方案，步骤(b1)的沉淀的β-葡聚糖在引入本发明方法的步骤(a2)之前不以任何方式处理。
本发明方法的步骤(a2)通常在可以处理步骤(b1)的沉淀的β-葡聚糖和步骤(a2)中包含的其他组分的任何合适温度下，优选在0-80℃的温度下，更优选在10-70℃的温度下，甚至更优选在10-50℃的温度下，最优选在10-40℃的温度下进行。
本发明方法的步骤(a2)优选在大气压力下进行。
根据本发明方法的步骤(a2)，加入至少一种沉淀剂p2。
根据本发明，通常任何试剂可以用作沉淀剂p2，只要它引起存在于包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中的β-葡聚糖沉淀。
根据本发明的一个实施方案，使在本发明方法的步骤(a2)中使用的至少一种沉淀剂p2与在本发明方法的步骤(a1)中使用的至少一种沉淀剂p1相同。
因此，本发明优选涉及本发明方法，其中沉淀剂p1和p2是相同的。
根据本发明的又一实施方案，在本发明方法的步骤(a2)中使用的至少一种沉淀剂p2与在本发明方法的步骤(a1)中使用的至少一种沉淀剂p1不是相同的，而是不同的。
因此，本发明进一步优选涉及本发明方法，其中沉淀剂p1和p2不是相同的，而是不同的。
优选地，至少一种沉淀溶液p2选自低沸点液体、高沸点液体及其混合物。
低沸点液体的实例是甲酸酯类如甲酸甲酯，无环醚类如二甲氧基甲烷，环醚类如四氢呋喃、2-甲基-1,2-二氧杂环戊烷，羧酸酯类如乙酸乙酯，醇类如甲醇、乙醇、异丙醇或丙醇，酮类如丙酮或甲基乙基酮，或者它们中至少两种的混合物。
高沸点液体的实例是具有优选10-200千道尔顿，更优选15-120千道尔顿的分子量的聚乙二醇，具有5-100千道尔顿，更优选10-30千道尔顿的分子量的聚丙二醇，或者它们中至少两种的混合物。
在步骤(a2)中通常将至少一种沉淀剂p2加入步骤(b1)中获得的包含水和至少一种沉淀剂p1的沉淀的葡聚糖中，使得沉淀剂p2与在步骤(b1)中获得的包含水和至少一种沉淀剂p1的沉淀的葡聚糖的体积比在每种情况下基于获得的总混合物优选为0.1:1-20:1，更优选0.2:1-2:1，最优选0.2:1-1.5:1。
在使步骤(b1)中获得的包含水和至少一种沉淀剂p1的沉淀的葡聚糖与至少一种沉淀剂p2接触时，进一步浓缩β-葡聚糖，并且获得包含水、至少一种沉淀剂p1和至少一种沉淀剂p2以及沉淀的β-葡聚糖的两相混合物。然后优选将该混合物转移到本发明方法的步骤(b2)。
步骤(b2)：
步骤(b2)包括使沉淀的β-葡聚糖与步骤(a2)的混合物分离，以获得具有浓度[c22]的β-葡聚糖。
本发明方法的步骤(b2)通常可以通过本领域技术人员已知的任何方法进行，例如特别是离心、沉降和过滤。
因此，本发明优选涉及如上所述的方法，其中步骤(b2)通过离心、沉降和过滤而进行。
优选地，本发明方法的步骤(b2)使用压滤机，例如膜式压滤机如自动膜式压滤机或压缩渗透性单元，或者过滤离心机如反相过滤离心机而进行。
在本发明方法的步骤(b2)之后，获得具有浓度[c22]的沉淀的β-葡聚糖。通常，浓度[c22]高于如上所述的浓度[c2]。
本发明方法的步骤(b2)通常在可以使沉淀的β-葡聚糖由溶剂混合物分离的任何合适温度下，优选在0-80℃下，更优选在10-70℃下，最优选在10-50℃下，特别是在10-40℃下进行。
本发明的浓度[c22]优选为每升包含β-葡聚糖、水、至少一种沉淀剂p1和至少一种沉淀剂p2的沉淀物10-250gβ-葡聚糖，更优选每升包含β-葡聚糖、水、至少一种沉淀剂p1和至少一种沉淀剂p2的沉淀物50-250gβ-葡聚糖，特别优选每升包含β-葡聚糖、水、至少一种沉淀剂p1和至少一种沉淀剂p2的沉淀物60-180gβ-葡聚糖。
根据该优选实施方案，步骤(c2)利用步骤(b2)中获得的沉淀的β-葡聚糖进行，并且获得具有所需的高β-葡聚糖浓度[c3]的沉淀β-葡聚糖。
本发明方法的步骤(c2)通常在可以施加力到沉淀的葡聚糖上的任何合适温度下，优选在0-80℃下，更优选在10-70℃下，最优选在10-50℃下，特别是在10-40℃下进行。
利用包括步骤(a1)、(b1)和(c1)或进一步包括步骤(a2)和(b2)的本发明方法，可以以显著高的浓度[c3]获得β-葡聚糖[c3]，这有利于将该产品运送到施用地点。
因此，在另一实施方案中，本发明涉及根据上述方法获得的沉淀的β-葡聚糖。特别地，在另一实施方案中，本发明涉及一种具有每升包含β-葡聚糖、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物50-800gβ-葡聚糖，优选每升包含β-葡聚糖、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物50-600gβ-葡聚糖，更优选每升包含β-葡聚糖、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物80-250gβ-葡聚糖的浓度的β-葡聚糖，其根据上述方法获得。
因此，在另一实施方案中，本发明涉及根据上述方法获得的裂裥菌素。特别地，在另一实施方案中，本发明涉及具有每升包含裂裥菌素、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物50-800g裂裥菌素，优选每升包含裂裥菌素、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物50-600g裂裥菌素，更优选每升包含裂裥菌素、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物80-250g裂裥菌素的浓度的裂裥菌素，其根据上述方法获得。
本发明所要求的β-葡聚糖如裂裥菌素可以在浓缩后进一步改性。本发明所要求的β-葡聚糖如裂裥菌素可以通过氧化、酶转化、酸水解、热和/或酸糊精化或剪切而转化。本发明所要求的β-葡聚糖如裂裥菌素也可以化学、酶促或物理改性。合适的裂裥菌素的化学衍生物包括酯类如乙酸酯以及半酯类如琥珀酸酯、辛烯基琥珀酸酯和十四碳烯基琥珀酸酯、磷酸酯衍生物，醚类如羟烷基醚和阳离子醚，或者其任何其他衍生物或组合。改性也可以是化学交联。适用于本文的交联剂包括磷酰氯、表氯醇、三偏磷酸钠和己二酸/乙酸混合酸酐。
根据本发明方法制备的β-葡聚糖可以再溶解在水中。
在再溶解之前，本发明的沉淀的β-葡聚糖溶胀或浸渍的步骤可改进再溶解的效果，更重要的是提高所得粘度。然而，沉淀的β-葡聚糖的溶胀或浸渍对于进行再溶解而言是不必需的。
根据本文描述和提供的方法，在浓缩后并且如果适用，在溶胀或浸渍之后，使沉淀的β-葡聚糖再溶解在水中。就此而言，水可以是高纯度/超纯水(根据欧洲药典(PhEur)或美国药典(USP)也称为“纯净水(aqua purificata)”或“纯净水(aqua purified)”))。就本文所述和提供的方法而言，用于再溶解的水的量可以是足以在沉淀之前达到沉淀的β-葡聚糖溶液体积的量。通常，就本发明而言，如果在10,000xg下使溶液离心2分钟后不再能够看到沉淀物或固体，则认为β-葡聚糖溶液包含再溶解的β-葡聚糖。
实施例：
裂裥菌素由裂裥菌发酵且随后通过错流过滤分离生物质而制备。
通用方法
β-葡聚糖含量的测定
1.称取少量包含β-葡聚糖、水和溶剂的压滤饼
2.用去离子水稀释
3.用手剧烈震荡，以获得裂裥菌素样品
4.使用Ultraturrax简单分散裂裥菌素样品
5.制备包含水、葡聚糖酶混合物和裂裥菌素样品的分析样品
6.制备包含裂裥菌素样品的空白样品
7.在40℃下温育分析样品2-24小时
8.通过注射器过滤器过滤分析和空白样品，并借助HPLC分析葡萄糖含量
9.由残留葡萄糖和酶处理后的葡萄糖的差减去水解的水计算葡聚糖浓度
沉淀步骤
制备包含具有11-12g/l浓度的裂裥菌素的水溶液。裂裥菌素溶液借助泵从进料罐运送至混合喷嘴，并在20-25℃的温度下与溶剂混合。喷嘴具有0.7mm的溶剂入口直径。裂裥菌素溶液的入口直径为1.5mm。喷嘴的出口直径为3mm。裂裥菌素作为无定形沉淀物沉淀。将悬浮液装入合适的容器并通至固/液分离和分析。
根据上述通用程序进行以下实施例。
实施例1a和1b
使用纯丙酮沉淀。
丙酮质量流速20kg/h。
裂裥菌素溶液质量流速20kg/h。
实施例2
使用丙酮/乙醇混合物沉淀。
丙酮质量流速18kg/h。
乙醇质量流速2kg/h。
裂裥菌素质量流速20kg/h。
实施例3
使用丙酮/乙醇混合物沉淀。
丙酮质量流速18kg/h。
乙醇质量流速2kg/h。
裂裥菌素质量流速20kg/h。
实施例4
使用丙酮沉淀。
丙酮质量流速40kg/h。
裂裥菌素质量流速4kg/h。
实施例5
使用丙酮沉淀。
丙酮质量流速40kg/h。
裂裥菌素质量流速2kg/h。
实施例6
使用丙酮/乙醇混合物沉淀。
丙酮质量流速18kg/h。
乙醇质量流速2kg/h。
裂裥菌素质量流速20kg/h。
实施例7
使用丙酮/乙醇混合物沉淀。
丙酮质量流速18kg/h。
乙醇质量流速2kg/h。
裂裥菌素质量流速20kg/h。水的分离和β-葡聚糖的浓缩
由图1所示的中空钢管制造的压缩渗透性单元在20-25℃的温度下使用。管通过装有滤布的可移动活塞在顶部封闭，并在底部包含另外的滤布[Clear25130F PP，可由Clear Edge Filtration，Geldern，德国获得，透气性为4L/(dm2min)]。引入不同体积的包含沉淀的β-葡聚糖的含水悬浮液。
压滤机的压力通过挤压活塞的自动下降而增加。压力增加逐步实现(1巴/分钟)。滤液的流出可以经由下部滤布和滤液管线或者上部和下部滤布和滤液管线进行。当达到最终压力时，压制仍持续1小时。
表1
压缩渗透性单元中的实验结果概述
作为替换，如图2所示的筛分烧杯离心机在20-25℃的温度下使用。
表2
实施例6 实施例7
β-葡聚糖溶液与溶剂之比 1:1 1:1
溶剂 丙酮/乙醇9:1 丙酮/乙醇9:1
中间旋压[xg] - 101
第二溶剂 - 丙酮
最终旋压[xg] 827 827
葡聚糖含量[g/l] 51 61
筛分烧杯离心机中的实验结果概述
再溶解
将经浓缩的β-葡聚糖手工粉碎，即撕成小条。
为了再溶解，将材料置于100ml烧杯中，并在搅拌下分阶段加满至初始的40g，使得恢复葡聚糖的起始浓度。然后将整个样品转移至两个锥形离心管中，并使用Ultra-turrax(3800rpm；来自IKA的T25数字式Ultra-Turrax)分散2分钟。为了检查整个固体是否已经再溶解，将样品在8500rpm(10.000xg)下离心2分钟。未溶解的固体在底部聚集并变得可见。如果在离心期间观察到第二个相，则将混合物再次以3800rpm在Ultra-turrax中分散2分钟。在最后的离心步骤后没有沉淀物形成时，样品被认为再溶解。这以目测检查。
再溶解后，根据实施例1a、1b、2、3、4、5、6和7，包含β-葡聚糖的溶液是清澈的。

Claims (16)

1.一种用于浓缩β-葡聚糖的方法，至少包括以下步骤：
(a1)使具有每升水溶液至少2gβ-葡聚糖的浓度[c1]的β-葡聚糖水溶液与至少一种沉淀剂p1接触，以获得在包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中沉淀的β-葡聚糖；
(b1)使沉淀的β-葡聚糖由步骤(a1)中获得的包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物分离，以获得具有浓度[c2]的沉淀的β-葡聚糖；
(c1)向步骤(b1)中获得的沉淀的β-葡聚糖施加力，以获得具有每升包含β-葡聚糖、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物50-800gβ-葡聚糖的浓度[c3]的沉淀的β-葡聚糖，
其中浓度顺序为[c1]<[c2]<[c3]。
2.根据权利要求1的方法，其中步骤(a1)在0-80℃的温度下进行。
3.根据权利要求1或2的方法，其中步骤(a)在搅拌容器中，在转子-定子混合器中或在三通喷嘴中进行。
4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中步骤(b1)和(c1)同时或依次进行。
5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中所述β-葡聚糖水溶液具有每升水溶液2-50gβ-葡聚糖的浓度[c1]。
6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中[c2]为每升包含β-葡聚糖、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物10-150gβ-葡聚糖。
7.根据权利要求1-6中任一项的方法，其中[c3]为每升包含β-葡聚糖、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物50-600gβ-葡聚糖。
8.根据权利要求1-7中任一项的方法，其中所述β-葡聚糖选自由裂裥菌素、硬葡聚糖、纤维素、甲壳质、凝胶多糖、昆布多糖、金藻昆布多糖、蘑菇多糖、地衣多糖、平菇多糖和酵母多糖组成的组。
9.根据权利要求1-7中任一项的方法，其中至少一种沉淀剂p1选自由甲酸甲酯、无环醚、环醚、羧酸酯、醇、酮、分子量为10-200千道尔顿的聚乙二醇、分子量为5-100千道尔顿的聚丙二醇或者它们中至少两种的混合物组成的组。
10.根据权利要求1-7中任一项的方法，其中在步骤(b1)中分离沉淀的β-葡聚糖通过离心、沉降或过滤而进行。
11.根据权利要求1-10中任一项的方法，其中向步骤(b1)中获得的沉淀的β-葡聚糖以加速度形式施加力借助过滤离心机进行，其中加速度为50-2000xg，或者借助压滤机进行，其中压力为3-25巴。
12.根据权利要求1-11中任一项的方法，其中步骤(b1)和(c1)在过滤离心机中同时进行，或者在过滤离心机中依次进行，或者在压滤机中依次进行。
13.根据权利要求1-12中任一项的方法，其中在步骤(a1)中将至少一种沉淀剂p1加入β-葡聚糖水溶液，使得沉淀剂p1与水溶液的体积比为0.1:1-20:1。
14.根据权利要求1的方法，其至少包括以下步骤：
(a1)使具有每升水溶液至少2gβ-葡聚糖的浓度[c1]的β-葡聚糖水溶液与至少一种沉淀剂p1接触，以获得在包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物中沉淀的β-葡聚糖；
(b1)使沉淀的β-葡聚糖由步骤(a1)中获得的包含水和至少一种沉淀剂p1的溶剂混合物分离以获得沉淀的β-葡聚糖；
(a2)使步骤(b1)中获得的沉淀的β-葡聚糖与至少一种沉淀剂p2接触，以获得在包含水、至少一种沉淀剂p1和至少一种沉淀剂p2的溶剂混合物中沉淀的β-葡聚糖；
(b2)使沉淀的β-葡聚糖由步骤(a2)的混合物分离，以获得具有浓度[c22]的沉淀的β-葡聚糖；
(c1)向步骤(b2)中获得的沉淀的β-葡聚糖施加力，以获得具有每升包含β-葡聚糖、水、至少一种沉淀剂p1和至少一种沉淀剂p2的沉淀物50-800gβ-葡聚糖的浓度[c3]的沉淀的β-葡聚糖，
其中浓度顺序为[c1]<[c22]<[c3]。
15.根据权利要求1-14中任一项获得的沉淀的β-葡聚糖。
16.一种根据权利要求1-14中任一项获得的具有每升包含β-葡聚糖、水和至少一种沉淀剂p1的沉淀物50-800gβ-葡聚糖的浓度[c3]的沉淀的β-葡聚糖。
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