CN109879985B - 一种药用小分子果胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种药用小分子果胶的制备方法，包括以下步骤：预处理、提取、分离、提纯和干燥。本发明使用纤维素酶和硝酸处理，提取时间为2个小时左右，相比常规的酸解法能够大幅提高提取效率，纤维素酶能够使得果胶分子变得更加分散，进一步提高了溶液中小分子果胶的量，使用真空浓缩和醇沉提纯小分子果胶，提纯的纯度更加高，杂质含量小，小分子果胶的质量非常好。本发明工艺设计合理，得到的小分子果胶在胶体果胶铋胶囊等胶囊用途方面具有非常好的使用效果。
Description
技术领域
本发明属于高分子果胶的生产技术领域，具体涉及一种药用小分子果胶的制备方法。
背景技术
果胶是一类构成细胞结构成分的半乳糖醛酸高分子聚合物，广泛存在于各种植物的根、茎、叶、果的细胞壁中。果胶具有抗菌、止血、消肿、解毒、止泻、降血脂、抗辐射等作用，是一种优良的药物制剂基质，而且由于果胶具有无毒和生物兼容性，还是作为药物载体的优良材料。但是天然果胶分子链较大，不能被人体吸收，高分子药物作为静脉注射载体需要控制分子量在一定范围。研究发现，果胶作为载体在体内肾脏排泄分子量应控制在5万以下，也就是小分子果胶更加适用于医用，所以合理的分子量大小至关重要，分子量太大无法被人体吸收，如果太小则起不到螯合半乳糖凝集素、重金属等作用。
CN103275242B公开了一种果胶的生产工艺，具体使用使用氨水调节果胶浓缩液pH值至3.0～5.0，加入0.2‰～0.5‰的果胶酶，30～45℃保温4～6h，在保温过程中果胶酶可作用于果胶分子链特定位点，D-半乳糖醛酸α－1，4-糖苷键将果胶定位分解为小分子果胶，果胶的分子量为10000g/mol-20000g/mol。该技术方案通过酶解技术，将果胶的分子量定位为10000g/mol-20000g/mol，但小分子果胶的含量不高，质量也有待提高。
CN102161712B公开了一种制备小分子果胶的方法，具体公开了室温下将天然果胶溶于酸性溶液中，然后升温并控制温度55-110℃，降解天然果胶3-36h，完成反应后浓缩回收溶剂。浓缩后的果胶粗品加入水溶解，调节pH至中性，抽滤除去不溶性杂质，滤液转入膜过滤机分别使用截留分子量3万和1万纤维素膜处理并收集1-3万分子量滤液，滤液浓缩并干燥后得到1-3万分子量的果胶。该方法降解得到的果胶溶液，可采用不同截留分子量的纤维素膜进行截留，以此来得到适用的分子量段的小分子果胶，然而，除杂工序较为简单，产品的纯度和质量存在进一步提升空间。
CN102617752A公开了一种低分子果胶的生产工艺，具体公开了取果皮、果渣进行高温漂洗30min，温度控制在85-90℃；将上述固液通过固液分离设备进行过滤，收集滤液，将收集的滤液再进行过滤，得到澄清透明、无明显固体、无沉淀的溶液；将第二步最终得到澄清透明溶液加酸调节溶液ph值为2，反应10min；将第三步的酸性溶液，进行膜浓缩，先用膜I，截留分子量50000，再用膜II，过滤掉小于500的小分子，将得到分子在500-50000之间的溶液，进行醇析、烘干、粉碎、过筛得到产品。该技术方案工艺简单，然而果胶的收率和质量并不高。
综上所述，现有技术仍需要一种成熟高效的小分子果胶制备方法。
发明内容
本发明目的是针对现有技术的不足，提供一种技术成熟高效的小分子果胶制备方法，其不仅能大幅提高制备效率，还能够提高小分子果胶的品质，本发明的详细技术方案如下所述。
一种药用小分子果胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)预处理：将柠檬皮打碎并搅拌，使柠檬皮破碎成0.2cm-2cm粒径的颗粒，加入30-70℃的水，其质量为所述颗粒的质量的3-5倍，并混合均匀；
(2)提取：将(1)获得的混合溶液加入纤维素酶进行酶解，反应时间为0.5-1h，反应温度为52-58℃，随后加入硝酸进行酸解，并搅拌1-2h；
(3)分离：使用截留分子量为3万的陶瓷超滤膜将所述步骤(2)获得的混合溶液分离，随后用截留分子量为1万的陶瓷超滤膜继续分离，并收集1-3万分子量滤液，获得分子量为1-3万的果胶溶液；
(4)提纯：将(3)获得的液体进行真空浓缩，随后使用乙醇和异丙醇的混合溶液进行醇沉，分离获得沉淀物；
(5)干燥：将(4)获得的沉淀物进行真空干燥，即可获得小分子果胶。
本发明的第一个发明点使用纤维素酶和硝酸处理，提取时间为2个小时左右，相比常规的酸解法能够大幅提高提取效率。而且，本发明纤维素酶能够使得果胶分子变得更加易于溶出，进一步提高了溶液中小分子果胶的量。
本发明的第二个发明点是使用真空浓缩和醇沉提纯小分子果胶，提纯的纯度更加高，杂质含量小，小分子果胶的质量非常好。本发明使用乙醇、异丙醇混合溶液醇沉，异丙醇对亲油性物质的溶解力比乙醇强，可以作为硝基纤维素、橡胶、涂料、虫胶、生物碱等的溶剂，因此，一方面可以更加容易去除果胶中的杂质，另一方面异丙醇相比乙醇更加疏水，相比乙醇能够对小分子果胶实现更加高效的醇沉，可以将果胶沉淀出来。
陶瓷超滤膜的最大特点就是孔径极微小，能够过滤截留极为微小的有机物，它能够在常温的情况下进行分离，运用的能耗较低，水的利用率高。抗污染性能较强，渗透液品质优良，可以替代沉淀工序，这就使小分子提纯工艺更加的便捷化，提升了生产效率。
作为优选，所述(2)中的酶解还加入了蛋白酶和淀粉酶，所述蛋白酶和淀粉酶的质量之和不超过纤维素酶质量的3％。
加入少量的蛋白酶和淀粉酶能够去除其他杂质。蛋白酶能够处理蛋白质，果胶中蛋白质或者多酚物质的存在非常容易氧化颜色加深变成深褐色，精油严重影响了提取后果胶产品的色泽和产品品质，淀粉酶分解淀粉，因为淀粉会发生糊化，增加体系粘度，给后续的提纯带来难度。酶解之后，能够大幅降低蛋白质、精油、糖类、色素等杂质的含量。
作为优选，所述纤维素酶为购自诺维信的Celluclast 1.5L纤维素酶，所述蛋白酶为枯草杆菌蛋白酶,所述淀粉酶为化学名称为1,4-α-D-葡聚糖葡聚糖水解酶的α-淀粉酶。
所述纤维素酶处理果胶果皮效果较好，枯草杆菌蛋白酶是芽孢杆菌属细菌所分泌的胞外碱性蛋白酶,属丝氨酸蛋白水解酶类，能够高效清除蛋白质。对于果胶中的蛋白质杂志分解效果比较高，等到了实践证明，α-淀粉酶能够有效分解柠檬之间的淀粉杂志。所述的三种酶，都是以液体的形式添加至柠檬皮颗粒中，处理完了以后直接就可以清洗，处理高效快捷。
作为优选，硝酸酸解过程中反应体系的pH为2-4。
作为优选，所述(4)中乙醇、异丙醇混合溶液体积比为(3-5):1，所述乙醇的浓度不小于96％，所述异丙醇的浓度不小于94％。
所述乙醇浓度是乙醇溶液含乙醇的体积百分比，所述异丙醇的浓度与之一致。
作为优选，所述(4)醇沉过程中还加入了碳酸钠，调整反应体系的pH为6.5-7。
前期果胶提取过程中含有大量的酸，加入碱性的碳酸钠可以调节体系的pH，使的溶液偏中性，而且，少量的碳酸钠易溶于水和甘油，从而不会引入新的杂质。
作为优选，所述(4)中在果胶浓缩液的糖度达到8％时停止真空浓缩。
糖度为8％时，可以降低后续的能耗，有效进行后续提纯效率。
作为优选，所述(4)中糖度是通过手持折光仪糖度计测定的。
本发明还保护所述的一种药用小分子果胶的用途。
作为优选，所述用途包括胶体果胶铋胶囊，所述胶体果胶铋胶囊是所述药用小分子果胶与硝酸铋反应生成，所述药用小分子果胶与所述硝酸铋的质量比为(1-1.5):1。
本发明的有益效果有：
(1)使用纤维素酶和硝酸处理，提取时间为2个小时左右，相比常规的酸解法能够大幅提高提取效率，纤维素酶能够使得果胶分子变得更加易于溶出，进一步提高了溶液中小分子果胶的量；
(2)使用真空浓缩和醇沉提纯小分子果胶，提纯的纯度更加高，杂质含量小，小分子果胶的质量非常好；
(3)陶瓷超滤膜的最大特点就是孔径极微小，能够过滤截留极为微小的有机物，它能够在常温的情况下进行分离，运用的能耗较低，水的利用率高。
(4)本发明工艺设计合理，得到的小分子果胶在胶体果胶铋胶囊等胶囊用途方面具有非常好的使用效果。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明：
本发明制得的小分子果胶依照2010版中国药典附录VH分子排除色谱法测定其分子量，具体使用凝胶渗透色谱(GPC)进行测量，同时，依照该药典果胶含量检测部分(P1203)提到的方法检测半乳糖醒酸含量，半乳糖醛酸含量越高，果胶纯度越好。
本发明实施例
实施例1
(1)预处理：将2吨的柠檬皮打碎并搅拌，使柠檬皮破碎成0.2cm-2cm粒径的颗粒，加入8吨的水，并混合均匀，维持混合温度为50℃；
(2)提取：将(1)的混合溶液加入中在搅拌的情况下加入2kg诺维信Celluclast1.5L纤维素酶，加入碳酸氢钠调节pH为7.2，处理1小时，控制反应温度为55℃，随后加入硝酸调节pH为3进行酸解，并搅拌1h；
(3)分离：使用截留分子量为3万和1万的陶瓷超滤膜将(2)的混合溶液分离，并收集1-3万分子量滤液，获得分子量为1-3万的果胶溶液；
(4)提纯：将(3)获得的液体进行真空浓缩，通过手持折光仪糖度计测定浓缩液糖度，糖度达到8％时停止真空浓缩，随后使用98％乙醇、94％异丙醇混合溶液进行醇沉，乙醇与异丙醇的体积比为4:1，分离获得沉淀物；
(5)干燥：将(4)的沉淀物进行真空干燥，即可获得小分子果胶成品，记为A1。
称量A1可得到固体粉末546kg，收率27.3％，通过GPC软件计算到重均分子量大小为重均分子量大小为2.2504×104g/mol，半乳糖醒酸含量79.2％。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于(4)醇沉过程中还加入了碳酸钠，调整pH为为6.5-7，具体如下所述。
(1)预处理：将2吨的柠檬皮打碎并搅拌，使柠檬皮破碎成0.2cm-2cm粒径的颗粒，加入8吨的水，并混合均匀，维持混合温度为50℃；
(2)提取：将(1)的混合溶液加入中在搅拌的情况下加入2kg诺维信Celluclast1.5L纤维素酶，加入碳酸氢钠调节pH为7.2，处理1小时，控制反应温度为55℃，随后加入硝酸调节pH为3进行酸解，并搅拌1h；
(3)分离：使用截留分子量为3万和1万的陶瓷超滤膜将(2)的混合溶液分离，并收集1-3万分子量滤液，获得分子量为1-3万的果胶溶液；
(4)提纯：将(3)获得的液体进行真空浓缩，通过手持折光仪糖度计测定浓缩液糖度，糖度达到8％时停止真空浓缩，随后使用98％乙醇、94％异丙醇混合溶液进行醇沉，乙醇与异丙醇的体积比为4:1，醇沉时加入了碳酸钠，调整pH为7，分离获得沉淀物；
(5)干燥：将(4)的沉淀物进行真空干燥，即可获得小分子果胶成品，记为A2。
称量A2可得到固体粉末535kg，收率26.75％，通过GPC软件计算到重均分子量大小为重均分子量大小为2.1804×104g/mol，半乳糖醒酸含量84.3％。
实施例3
本实施例与实施例1不同之处在于(2)提取过程中还加入0.1kg枯草杆菌蛋白酶、0.1kgα-淀粉酶酶解，具体如下所述。
(1)预处理：将2吨的柠檬皮打碎并搅拌，使柠檬皮破碎成0.2cm-2cm粒径的颗粒，加入8吨的水，并混合均匀，维持混合温度为50℃；
(2)提取：将(1)的混合溶液加入中在搅拌的情况下加入2kg诺维信Celluclast1.5L纤维素酶、0.1kg枯草杆菌蛋白酶、0.1kgα-淀粉酶，加入碳酸氢钠调节pH为7.2，处理1小时，控制反应温度为55℃，随后加入硝酸调节pH为3进行酸解，并搅拌1h；
(3)分离：使用截留分子量为3万和1万的陶瓷超滤膜将(2)的混合溶液分离，并收集1-3万分子量滤液，获得分子量为1-3万的果胶溶液；
(4)提纯：将(3)获得的液体进行真空浓缩，通过手持折光仪糖度计测定浓缩液糖度，糖度达到8％时停止真空浓缩，随后使用98％乙醇、94％异丙醇混合溶液进行醇沉，乙醇与异丙醇的体积比为4:1，醇沉时加入了碳酸钠，调整pH为7，分离获得沉淀物；
(5)干燥：将(4)的沉淀物进行真空干燥，即可获得小分子果胶成品，记为A3。
称量A3可得到固体粉末508kg，收率25.04％，通过GPC软件计算到重均分子量大小为重均分子量大小为2.15×104g/mol，半乳糖醒酸含量86.3％。
对比实施例
对比实施例1
本实施例与实施例1不同之处在于(2)中未加入硝酸提取，具体如下所述。
(1)预处理：将2吨的柠檬皮打碎并搅拌，使柠檬皮破碎成0.2cm-2cm粒径的颗粒，加入8吨的水，并混合均匀，维持混合温度为50℃；
(2)提取：将(1)的混合溶液加入中在搅拌的情况下加入2kg诺维信Celluclast1.5L纤维素酶，加入碳酸氢钠调节pH为7.2，处理1小时，控制反应温度为55℃；
(3)分离：使用截留分子量为3万和1万的陶瓷超滤膜将(2)的混合溶液分离，并收集1-3万分子量滤液，获得分子量为1-3万的果胶溶液；
(4)提纯：将(3)获得的液体进行真空浓缩，通过手持折光仪糖度计测定浓缩液糖度，糖度达到8％时停止真空浓缩，随后使用98％乙醇、94％异丙醇混合溶液进行醇沉，乙醇与异丙醇的体积比为4:1，分离获得沉淀物；
(5)干燥：将(4)的沉淀物进行真空干燥，即可获得小分子果胶成品，记为B1。
称量B1可得到固体粉末186kg，收率9.3％，通过GPC软件计算到重均分子量大小为重均分子量大小为2.2104×104g/mol，半乳糖醒酸含量79.2％。
对比实施例2
本实施例与实施例1不同之处(2)中未加入纤维素酶提取，具体如下所述。
(1)预处理：将2吨的柠檬皮打碎并搅拌，使柠檬皮破碎成0.2cm-2cm粒径的颗粒，加入8吨的水，并混合均匀，维持混合温度为50℃；
(2)提取：将(1)的混合溶液加入中在搅拌的情况下加入加入硝酸调节pH为3进行酸解，控制反应温度为32℃，搅拌1h；
(3)分离：使用截留分子量为3万和1万的陶瓷超滤膜将(2)的混合溶液分离，并收集1-3万分子量滤液，获得分子量为1-3万的果胶溶液；
(4)提纯：将(3)获得的液体进行真空浓缩，通过手持折光仪糖度计测定浓缩液糖度，糖度达到8％时停止真空浓缩，随后使用98％乙醇、94％异丙醇混合溶液进行醇沉，乙醇与异丙醇的体积比为4:1，分离获得沉淀物；
(5)干燥：将(4)的沉淀物进行真空干燥，即可获得小分子果胶成品，记为B2。
称量B2可得到固体粉末356kg，收率17.8％，通过GPC软件计算到重均分子量大小为重均分子量大小为2.1927×104g/mol，半乳糖醒酸含量77.4％。
对比实施例3
本实施例与实施例1不同之处在于(4)中未加入异丙醇进行醇沉，具体如下所述。
(1)预处理：将2吨的柠檬皮打碎并搅拌，使柠檬皮破碎成0.2cm-2cm粒径的颗粒，加入8吨的水，并混合均匀，维持混合温度为50℃；
(2)提取：将(1)的混合溶液加入中在搅拌的情况下加入2kg诺维信Celluclast1.5L纤维素酶，加入碳酸氢钠调节pH为7.2，处理1小时，控制反应温度为55℃，随后加入硝酸调节pH为3进行酸解，并搅拌1h；
(3)分离：使用截留分子量为3万和1万的陶瓷超滤膜将(2)的混合溶液分离，并收集1-3万分子量滤液，获得分子量为1-3万的果胶溶液；
(4)提纯：将(3)获得的液体进行真空浓缩，通过手持折光仪糖度计测定浓缩液糖度，糖度达到8％时停止真空浓缩，随后使用98％乙醇进行醇沉，分离获得沉淀物；
(5)干燥：将(4)的沉淀物进行真空干燥，即可获得小分子果胶成品，记为B3。
称量A1可得到固体粉末561kg，收率28.05％，通过GPC软件计算到重均分子量大小为重均分子量大小为2.1428×104g/mol，半乳糖醒酸含量74.2％。
应用实施例
制备果胶铋
(1)溶盐：常温下加入10kg的硝酸铋与20kg的蒸馏水，并加入山梨醇，搅拌30min使之溶解。加入40％KOH调pH至12.3左右，滤纸过虑未溶颗粒。备用。
(2)溶胶：配置药用小分子果胶浆，将11kg药用小分子果胶A1溶于120kg蒸馏水中，搅拌60min，使之呈微黏稠，无白色块状物的均匀胶状物。备用。
(3)合成：将上制得的铋液缓慢倒入果胶溶胶中，搅拌均匀，在室温下反应1h。反应液反应后的pH应当在9.0。
(4)凝胶：将反应液冷却至40℃，加入反应液2倍质量的95％乙醇。搅拌均匀后，并继续冷却至30℃以下，静置6h，用PS-150型离心机以3000r/min离心，收集沉淀。得粗湿品。
(5)精制：将上步骤的粗湿与蒸馏水按质量比1∶1混合，缓慢加热至90℃，搅拌30min行成胶浆，冷却后，混合品用95％的乙醇按照1∶1体积比混合，搅拌均匀后再用PS-150型离心机以2000～3000r/min离心，收集沉淀。多次重复该步骤，得精湿品。
(6)干燥：在压强为50～200P的减压干燥箱内，将精湿品铺成2cm左右均匀厚度，于60℃减压干燥5h至横重。得干精品。
(7)粉碎：将上步骤所得干精品加入到粉碎机器，反复粉碎，粉碎至120目筛。得到胶体果胶铋原料药成品。
取本品0.5g，精密称定，加硝酸溶液5ml，加热使溶解，再加水150ml与二甲酚橙指示液2滴，用乙二胺四醋酸二钠滴定液(0.05mol/L)滴定至溶液显黄色，每1ml乙二胺四醋酸二钠滴定液(0.05mol/L)相当于10.45mg的铋(Bi)。经过检测，果胶铋原料中铋含量为15.6％，能够满足胶体果胶铋胶囊的使用。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (5)
1.一种药用小分子果胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预处理：将柠檬皮打碎并搅拌，使柠檬皮破碎成0.2cm-2cm粒径的颗粒，加入30-70℃的水，其质量为所述颗粒的质量的3-5倍，并混合均匀；
(2)提取：将(1)获得的混合溶液加入纤维素酶进行酶解，反应时间为0.5-1h，反应温度为52-58℃，随后加入硝酸进行酸解，并搅拌1-2h；
(3)分离：使用截留分子量为3万的陶瓷超滤膜将所述步骤(2)获得的混合溶液分离，随后用截留分子量为1万的陶瓷超滤膜继续分离，并收集1-3万分子量滤液，获得分子量为1-3万的果胶溶液；
(4)提纯：将(3)获得的液体进行真空浓缩，随后使用乙醇和异丙醇的混合溶液进行醇沉，分离获得沉淀物；
(5)干燥：将(4)获得的沉淀物进行真空干燥，即可获得小分子果胶；所述(2)中的酶解还加入了蛋白酶和淀粉酶，所述蛋白酶和淀粉酶的质量之和不超过纤维素酶质量的3％；所述纤维素酶为购自诺维信的Celluclast 1.5L纤维素酶，所述蛋白酶为枯草杆菌蛋白酶,所述淀粉酶为化学名称为1,4-α-D-葡聚糖葡聚糖水解酶的α-淀粉酶；
所述(2)中的硝酸酸解过程中反应体系的pH为2-4；
所述(4)中乙醇和异丙醇的体积比为(3-5):1，所述乙醇的浓度不小于96％，所述异丙醇的浓度不小于94％；所述(4)醇沉过程中还加入了碳酸钠，调整反应体系的pH为6.5-7。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述(4)中在果胶浓缩液的糖度达到8％时停止真空浓缩。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述(4)中糖度是通过手持折光仪糖度计测定的。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种药用小分子果胶的用途。
5.根据权利要求4所述的用途，其特征在于，所述用途包括胶体果胶铋胶囊，所述胶体果胶铋胶囊是所述药用小分子果胶与硝酸铋反应生成，所述药用小分子果胶与所述硝酸铋的质量比为(1-1.5):1。
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