CN109762033B - 一种甘油葡萄糖苷晶体的制备方法 - Google Patents

一种甘油葡萄糖苷晶体的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种甘油葡萄糖苷晶体的制备方法：将质量浓度8‑10％甘油葡萄糖苷水溶液在50‑60℃、‑0.02～‑0.04MPa的条件下浓缩至甘油葡萄糖苷质量浓度为50‑55％，获得浓缩液；向浓缩液中加入4‑6倍体积的含有体积浓度1‑7％石油醚的有机溶剂，在70‑80℃下回流反应50‑80min后，缓慢降温至45‑55℃，趁热加入分子筛或浓硫酸，室温放置40‑48h，4‑8℃冰箱中冷却结晶2‑8天，在相对湿度为10‑20％的条件下抽滤，滤饼真空干燥，获得甘油葡萄糖苷晶体；采用本发明方法最终可以得到GG的晶体，且适于GG的大规模生产，收率达到51％，纯度达到86％。

Description

一种甘油葡萄糖苷晶体的制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种化妆品原料的制备，主要为甘油葡萄糖苷(2-O-(α-D-glucopyranosyl)-sn-glycerol，以下简称GG)的结晶工艺。
(二)背景技术
GG是一类由甘油分子与葡萄糖分子以糖苷键结合的物质，其通过糖苷键将一个D-吡喃葡萄糖和甘油2号位的羟基偶联。葡萄糖分子的构型结合甘油分子的位置分为多种，目前已经鉴定出六种，但作为天然渗透压抵抗分子的是GG。它是微生物在胁迫条件下合成的一种渗透保护物质，同时还是一种大分子稳定剂，可用于蛋白质药物等的长期保存；更是一种良好的化妆品添加剂，具有保湿，抗氧化和抗衰老等功效；更有研究发现GG还具有治疗过敏性呼吸系统疾病等多种人体保健功效。
Figure BDA0001957838680000011
由于GG在各个领域具有实用性，因此要求其为保藏稳定性良好、不含杂质或分解物等的高纯度物质。有关GG的合成方法已有报[Journal of the Agricultural ChemicalSociety of Japan，64卷，1821-1826页(2000年)；Applied Microbiology&Biotechnology，100卷，6131-6139页(2016)；Applied Biocatalysia，47卷，10086-10089页(2008年)，但通常得到的是GG水溶液，GG易吸潮，难以获得晶体。晶体相对于水溶液来说纯度更高、更易运输及保存。为了满足工业规模的大量供给的需要，需要得到GG的晶体。
综上所述，目前由于GG具有非常强的吸水性，本领域缺乏大规模生产GG结晶的方法，GG产品也主要以水溶液为主，因此迫切需要开发一种高效的、稳定的GG结晶方法，提高GG的运输成本，便于GG的使用，同时提高结晶收率，降低成本，缩短结晶周期，提高产品质量。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种GG的结晶方法，提高GG的结晶收率，降低成本，缩短结晶周期，提高产品质量。
本发明采用的技术方案：
本发明提供一种甘油葡萄糖苷晶体的制备方法，所述方法按如下步骤进行：
(1)将质量浓度8-10％甘油葡萄糖苷(GG)水溶液在温度50-60℃、真空度为-0.02～-0.04MPa的条件下旋转蒸发浓缩至GG质量浓度为50-55％，获得浓缩液；
(2)向步骤(1)浓缩液中加入4-6倍体积的含有体积浓度1-7％石油醚的有机溶剂，在70-80℃下加热回流反应50-80min，加热回流结束后缓慢降温至45-55℃(或室温)，趁热加入分子筛或浓硫酸，室温(25-30℃)放置40-48h，4-8℃冰箱中冷却结晶2-8天，在相对湿度为10-20％的条件下抽滤，滤饼真空干燥，获得GG晶体；所述有机溶剂为丙酮、无水乙醇或无水甲醇；所述分子筛质量加入量以浓缩液体积计为0.01-0.1g/ml；所述浓硫酸体积加入量以浓缩液体积计为0.05-0.2％，所述浓硫酸是指质量浓度98％的硫酸。
进一步，步骤(1)中所述浓缩温度为55℃，真空度为-0.02MPa。
进一步，步骤(2)中石油醚的有机溶剂优选为体积浓度5％石油醚的丙酮。
进一步，步骤(2)加热回流的温度为80℃，时间为60min，缓慢降温至50℃。
进一步，步骤(2)分子筛为4A分子筛，分子筛质量加入量以浓缩液体积计为0.02g/ml；所述浓硫酸体积加入量以浓缩液体积计为0.1％。
进一步，步骤(2)冷却结晶温度为4℃，时间为7天。
进一步，步骤(2)真空干燥条件为真空度-0.02～-0.04MPa、温度42-45℃。
更进一步，步骤(2)真空干燥条件为真空度-0.02MPa，温度45℃，时间24h。
与现有技术相比，本发明方法有益效果主要体现在：
采用本发明方法最终可以得到GG的晶体，且适于GG的大规模生产，收率达到51％，纯度达到86％。
(四)附图说明
图1实施例1制备的GG晶体质谱图。
(五)具体实施例
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：本实施例中所述百分浓度除特别说明外，均为质量百分浓度。
实施例1酶法制备GG
将1M蔗糖和1.5M甘油混合，加入含蔗糖磷酸化酶(NCBI登入号为MK370897)E.coli工程菌粗酶液，按文献(Luley-Goedl C,Sawangwan T,Mueller M,Schwarz A,Nidetzky B(2010)Biocatalytic Process for Production of alpha-Glucosylglycerol UsingSucrose Phosphorylase.Food Technol Biotech 48:276-283)制备，加入量以酶活计为1000μg/mL(定义：在温度30℃，pH7.0条件下，每分钟产生1μg GG为1个酶活单位)，至OD600＝10，在温度30℃，pH7.0条件下催化反应30h，反应结束后，取反应液采用HPLC-示差检测器(氨基柱；流动相为：80％乙腈+20水+0.1％氨水)检测，将催化液离心，去除菌体，上清液45℃旋转蒸发浓缩，获得质量浓度10％的GG水溶液。
实施例2
一种甘油葡萄糖苷的结晶方法，由如下步骤组成：
(1)将100ml实施例1方法制备的质量浓度10％GG水溶液在温度55℃、真空度为-0.02MPa的条件下旋转蒸发浓缩至GG质量浓度为55％，获得浓缩液18ml。
(2)向18ml步骤(1)浓缩液中加入4倍体积的含有体积浓度5％石油醚的丙酮，在80℃下加热回流反应60min，加热回流结束后缓慢降温至50℃，趁热加入0.36g4A分子筛(孔径：2mm-3mm，有效成分：Na12(AlO2)12(SiO2)12xH2O)，室温放置48h，4℃冰箱中冷却结晶7天，在相对湿度为15％的条件下抽滤，滤饼放入真空干燥箱中，在真空度为-0.02MPa、温度为45℃条件下干燥24h，获得GG晶体4.93g，质谱见图1。HPLC-示差检测器分析(氨基柱；流动相为：80％乙腈+20水+0.1％氨水)并计算GG晶体收率及纯度，结果见表1。
同样条件下用无水乙醇和无水甲醇代替丙酮作为对照。
表1不同有机溶剂对GG结晶收率及纯度的影响
Figure BDA0001957838680000031
实施例3
一种甘油葡萄糖苷的结晶方法，步骤如下：
(1)将100ml实施例1方法制备的质量浓度10％GG水溶液在温度55℃、真空度为-0.02MPa的条件下旋转蒸发浓缩至GG质量浓度55％，获得浓缩液18ml。
(2)向18ml步骤(1)浓缩液中加入4倍体积的含有不同体积浓度石油醚的丙酮(1％、3％、5％、7％)，在80℃下加热回流反应60min，加热回流结束后缓慢降温至50℃，趁热加入0.36g 4A分子筛，室温放置48h，4℃冰箱中冷却结晶7天，在相对湿度为15％的条件下抽滤，滤饼放入真空干燥箱中，在真空度为-0.02MPa、温度为45℃条件下干燥24h，获得GG晶体4.40-4.94g(具体数值如下表2)。HPLC-示差检测器分析并计算GG晶体收率及纯度，结果见表2。
表2丙酮溶液中石油醚的含量对GG结晶收率及纯度的影响
Figure BDA0001957838680000041
实施例4
一种甘油葡萄糖苷的结晶方法，步骤如下：
(1)将100ml实施例1方法制备的质量浓度10％GG水溶液在温度55℃、真空度为-0.02MPa的条件下旋转蒸发浓缩至GG质量浓度55％，获得浓缩液18ml。
(2)向18ml步骤(1)浓缩液中加入4倍体积的含有体积浓度5％石油醚的丙酮，在80℃下加热回流反应60min，加热回流结束后缓慢降温至50℃，趁热加入相对18ml浓缩液的不同质量(0、1％(0.01g/ml)、2％(0.02g/ml)、3％(0.03g/ml))4A分子筛，室温放置48h，4℃冰箱中冷却结晶7天，在相对湿度为15％的条件下抽滤，滤饼放入真空干燥箱中，在真空度为-0.02MPa、温度为45℃条件下干燥24h，获得GG晶体0-5.02g(具体数值如下表)。HPLC-示差检测器分析并计算GG晶体收率及纯度，结果见表3。
表3加分子筛与不加分子筛对GG结晶收率及纯度的影响
Figure BDA0001957838680000042
实施例5
一种甘油葡萄糖苷的结晶方法，步骤如下：
(1)将100ml实施例1方法制备的质量浓度10％GG水溶液在温度55℃、真空度为-0.02MPa的条件下旋蒸蒸发浓缩至GG质量浓度55％，获得浓缩液18ml。
(2)向18ml步骤(1)浓缩液中加入4倍体积的含有体积浓度5％石油醚的丙酮，在80℃下加热回流反应60min，加热回流结束后缓慢降温至50℃，趁热加入不同体积浓度(0、0.05％、0.1％、0.2％)浓硫酸(浓硫酸质量浓度98％)，室温放置48h，4℃冰箱中冷却结晶7天，在相对湿度为15％的条件下抽滤，滤饼放入真空干燥箱中，在真空度为-0.02、温度为45℃条件下干燥24h，获得GG晶体0-4.90g。HPLC-示差检测器分析并计算GG晶体收率及纯度，结果见表4。
表4加分子筛与不加分子筛对GG结晶收率及纯度的影响
Figure BDA0001957838680000051
实施例6
将实施例2步骤(2)中4℃冰箱中冷却结晶7天改为12h、48h、72h、96h、120h、144h、192h，其他同实施例2，GG晶体收率及纯度见表5所示。
表5结晶时间对GG结晶收率及纯度的影响
Figure BDA0001957838680000052
实施例7
将实施例2步骤(2)中4℃冰箱中冷却结晶7天的温度改为8℃、室温(30℃)，其他同实施例2，GG晶体收率及纯度见表6所示。
表6结晶温度对GG结晶收率及纯度的影响
Figure BDA0001957838680000053
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的条件下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种甘油葡萄糖苷晶体的制备方法，其特征在于所述方法按如下步骤进行：
(1)将质量浓度8-10％甘油葡萄糖苷水溶液在温度50-60℃、真空度为-0.02～-0.04MPa的条件下旋转蒸发浓缩至甘油葡萄糖苷质量浓度为50-55％，获得浓缩液；
(2)向步骤(1)浓缩液中加入4-6倍体积的含有体积浓度1-7％石油醚的有机溶剂，在70-80℃下加热回流反应50-80min，加热回流结束后缓慢降温至45-55℃，趁热加入分子筛或浓硫酸，室温放置40-48h，4-8℃冰箱中冷却结晶2-8天，在相对湿度为10-20％的条件下抽滤，滤饼真空干燥，获得甘油葡萄糖苷晶体；所述有机溶剂为丙酮、无水乙醇或无水甲醇；所述分子筛质量加入量以浓缩液体积计为0.01-0.1g/ml；所述浓硫酸体积加入量以浓缩液体积计为0.05-0.2％。
2.如权利要求1所述甘油葡萄糖苷晶体的制备方法，其特征在于步骤(1)所述浓缩温度为55℃，真空度为-0.02MPa。
3.如权利要求1所述甘油葡萄糖苷晶体的制备方法，其特征在于步骤(2)中含石油醚的有机溶剂为含体积浓度5％石油醚的丙酮。
4.如权利要求1所述甘油葡萄糖苷晶体的制备方法，其特征在于步骤(2)加热回流的温度为80℃，时间为60min，缓慢降温至50℃。
5.如权利要求1所述甘油葡萄糖苷晶体的制备方法，其特征在于步骤(2)分子筛为4A分子筛，分子筛质量加入量以浓缩液体积计为0.02g/ml；所述浓硫酸体积加入量以浓缩液体积计为0.1％。
6.如权利要求1所述甘油葡萄糖苷晶体的制备方法，其特征在于步骤(2)冷却结晶温度为4℃，时间为7天。
7.如权利要求1所述甘油葡萄糖苷晶体的制备方法，其特征在于步骤(2)真空干燥条件为真空度-0.02～-0.04MPa、温度42-45℃。
8.如权利要求1所述甘油葡萄糖苷晶体的制备方法，其特征在于步骤(2)真空干燥条件为真空度-0.02MPa，温度45℃，时间24h。
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