CN114507262A - 一种聚唾液酸的水解工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及唾液酸制备技术领域，具体公开一种聚唾液酸的水解工艺。该工艺包括如下步骤：(1)将聚唾液酸溶解在水中，然后加入氯化铵得待水解液，最后在密闭的反应环境以及加热、超声条件下使所述待水解液水解。(2)所述水解完成后，对得到的水解液进行脱色、除杂，然后浓缩，将得到的浓缩液冻干，即得唾液酸冻干粉。本发明的水解工艺能够在对聚唾液酸水解的同时，还能够控制水解的烈度，减少副产物的产生，提高了唾液酸的纯度。本发明的工艺使聚唾液酸的水解更加温和而且可控，并且有效地克服了强酸水解造成副产物产生的问题。
Description
技术领域
本发明涉及唾液酸制备技术领域，尤其涉及一种聚唾液酸的水解工艺。
背景技术
唾液酸最初被发现是由颌下腺粘蛋白中分离而出而得名，随着科学的发展，逐渐发现唾液酸广泛存在于身体体内和自然界，如脑灰质、母乳、燕窝、牛奶、鸡蛋等中含有一定的唾液酸。一般而言，唾液酸以低聚糖，糖脂或糖蛋白的形式存在。由于唾液酸在治疗流感、神经性疾病、肿瘤等方面具有一定的作用，唾液酸被广泛用于医药领域，因此，唾液酸的人工生成也成了满足需要的重要途径。目前，唾液酸的合成方法主要包括化学合成法、酶合成法、天然产、物提取法和微生物发酵法。其中，微生物发酵法更适合工业化生产，该方法是通过微生物代谢产生聚唾液酸，然后经过强酸水解成唾液酸单体，常用的强酸包括盐酸、硫酸等。但这类水解方法存在诸多的不足，如水解烈度大，容易产生副产物，增大了后续提纯的难度，而且容易产生大量的包含各种杂质的酸性废水，需要净化后才能排放，增加了唾液酸的生产成本。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种聚唾液酸的水解工艺，该工艺能够在对聚唾液酸水解的同时，还能够控制水解的烈度，减少副产物的产生，提高了唾液酸的纯度。为实现上述发明目的，本发明公开以下技术方案：
一种聚唾液酸的水解工艺，包括如下的步骤：
(1)将聚唾液酸溶解在水中，然后加入氯化铵得待水解液，最后在密闭的反应环境以及加热、超声条件下使所述待水解液水解。
(2)所述水解完成后，对得到的水解液进行脱色、除杂，然后浓缩，将得到的浓缩液冻干，即得唾液酸冻干粉。
进一步地，步骤(1)中，所述氯化铵与聚唾液酸的摩尔比为3～7：1。
进一步地，步骤(1)中，所述待水解液中，聚唾液酸的质量分数为3～4％。
进一步地，步骤(1)中，所述加热温度为70～80℃，在该加热温度下既可以保证水解所需的条件，又可以避免水解液沸腾。
进一步地，步骤(1)中，向所述密闭的反应环境中充入二氧化碳。优选地，所述二氧化碳的充入量为氯化铵的摩尔量的0.2～0.5倍。其不仅可以提供酸性的水解条件，而且可以消耗水解液释放的氨气，促进水解反应。
进一步地，步骤(1)中，所述超声处理的功率为350～500W，利用超声处理可以有效促进水解的进行。
进一步地，步骤(1)中，所述水解的时间为2～3小时，也可以根据需要适当调整水解的时间，水解时间应控制在合理的范围内。
进一步地，步骤(2)中，加入脱色剂进行脱色，可选地，所述脱色剂包括活性炭、硅藻土等中的任意一种。可选地，所述脱色剂的加入质量为水解液体积比的2～5％，如水解液体积为10L，所述乳色剂加入量为20g。
进一步地，步骤(2)中，所述水解完成后，在得到的水解液中加入乙醇，以去除无机盐等杂质。可选地，所述乙醇的加入量为水解液体积的2.5～4倍。
进一步地，步骤(2)中，将所述脱色、除杂后的水解液浓缩为其体积的45％以下，以去除水解液中的大部分水分。
现有技术相比，本发明取得的有益效果包括：
在传统的聚唾液酸的水解工艺中，采用盐酸、硫酸在加热条件下进行长时间的水解，在此过程中唾液酸水解为唾液酸单体，但这种剧烈的长时间水解条件也会造成副产物的产生，不仅造成唾液酸的收率降低，而且导致得到的唾液酸的纯度降低。为了克服上述问题，本发明采用了双水解工艺，具体为：氯化铵代替传统的盐酸、硫酸进行唾液酸的水解，并在加热和超声辅助条件下进行密闭环境中的水解，其技术优势是：氯化铵溶解在水中后在加热后会发生水解产生酸性环境，这种酸性环境的烈度低于直接添加盐酸、硫酸形成的酸性环境，同时在加热的过程中氯化铵水解产生的氨水挥发后从水解液中挥发出来可以进一步促进水解反应的发生，从而可以不断促使氯化铵水解，使水解液保持酸性环境。另外，随着唾液酸水解不算消耗氢离子，也会不断促使氯化铵水解，因此这种氯化铵水解和聚唾液酸水解相互促进的双水解工艺使聚唾液酸的水解过程更加温和。但本发明进一步发现该工艺存在的问题是唾液酸的水解速率仍然难以达到要求，为此，本发明进一步采用了超声和二氧化碳辅助的工艺，通过超声处理可以促使世界也产生剧烈的正当，一方面有利于促进聚唾液酸分子的剧烈运动、碰撞而加速水解，同时也会造成水解液激烈震荡，进而促使水解氯化铵水解产生的氨水分解成氨气并从水中释放出来，因为在激烈震荡的水解液会导致氨气分子难以停留，这一过程又促进了氯化铵的水解而促进了聚唾液酸的水解。同时，通过向反应环境充充入二氧化碳，一方面可以在水蒸气的存在下消耗氨气促进水解液中氨气基于溢出，同时二氧化碳还可以溶解在水解液中加强水解液的酸性环境而促进聚唾液酸的水解。上述的工艺使聚唾液酸的水解更加温和而且可控，并且有效地避免了强酸水解造成副产物产生的问题。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。现通过具体实施对本发明进一步说明。
实施例1
一种聚唾液酸的水解工艺的制备方法，包括步骤：
(1)在反应釜中加入质量分数为3.2％的聚唾液酸溶液，然后向该聚唾液酸溶液中加入氯化铵固体，且氯化铵与聚唾液酸的摩尔比为5：1，得待水解液。
(2)将所述反应釜密闭后加热至70℃，同时启动反应釜中的超声头对待水解液进行超声处理，使所述待水解液水解，水解时间为3小时，超声功率为400W。
(3)所述水解完成后，将得到的水解液取出，然后在水解液中加入2.5g活性炭在水解液的余热下脱色20min，然后进行过滤将活性炭与水解液分离，水解完成后在得到的水解液中加入3L乙醇，静置40min后对水解液进行过滤。然后将得到的水解液在70℃加热浓缩至0.4L，最后将得到的浓缩液置于冻干机中冻干，得到唾液酸冻干粉。
实施例2
一种聚唾液酸的水解工艺的制备方法，包括步骤：
(1)在反应釜中加入质量分数为3.2％的聚唾液酸溶液，然后向该聚唾液酸溶液中加入氯化铵固体，且氯化铵与聚唾液酸的摩尔比为5：1，得待水解液。
(2)将所述反应釜密闭后加热至70℃，同时启动反应釜中的超声头对待水解液进行超声处理，并向反应釜中充入氯化铵摩尔量的0.4倍的二氧化碳，使所述待水解液水解，水解时间为3小时，超声功率为400W。
(3)所述水解完成后，将得到的水解液取出，然后在水解液中加入2.5g活性炭在水解液的余热下脱色20min，然后进行过滤将活性炭与水解液分离，水解完成后在得到的水解液中加入3L乙醇，静置40min后对水解液进行过滤。然后将得到的水解液在70℃加热浓缩至0.4L，最后将得到的浓缩液置于冻干机中冻干，得到唾液酸冻干粉。
实施例3
一种聚唾液酸的水解工艺的制备方法，包括步骤：
(1)在反应釜中加入质量分数为3.8％的聚唾液酸溶液，然后向该聚唾液酸溶液中加入氯化铵固体，且氯化铵与聚唾液酸的摩尔比为3：1，得待水解液。
(2)将所述反应釜密闭后加热至80℃，同时启动反应釜中的超声头对待水解液进行超声处理，并向反应釜中充入氯化铵摩尔量的0.5倍的二氧化碳，使所述待水解液水解，水解时间为3小时，超声功率为450W。
(3)所述水解完成后，将得到的水解液取出，然后在水解液中加入4g硅藻土在水解液的余热下脱色20min，然后进行过滤将硅藻土与水解液分离，水解完成后在得到的水解液中加入4L乙醇，静置40min后对水解液进行过滤。然后将得到的水解液在70℃加热浓缩至0.45L，最后将得到的浓缩液置于冻干机中冻干，得到唾液酸冻干粉。
实施例4
一种聚唾液酸的水解工艺的制备方法，包括步骤：
(1)在反应釜中加入质量分数为3.0％的聚唾液酸溶液，然后向该聚唾液酸溶液中加入氯化铵固体，且氯化铵与聚唾液酸的摩尔比为7：1，得待水解液。
(2)将所述反应釜密闭后加热至70℃，同时启动反应釜中的超声头对待水解液进行超声处理，并向反应釜中充入氯化铵摩尔量的0.2倍的二氧化碳，使所述待水解液水解，水解时间为2小时，超声功率为500W。
(3)所述水解完成后，将得到的水解液取出，然后在水解液中加入2g活性炭在水解液的余热下脱色20min，然后进行过滤将活性炭与水解液分离，水解完成后在得到的水解液中加入2.5L乙醇，静置40min后对水解液进行过滤。然后将得到的水解液在70℃加热浓缩至0.4L，最后将得到的浓缩液置于冻干机中冻干，得到唾液酸冻干粉。
实施例5
一种聚唾液酸的水解工艺的制备方法，包括步骤：
(1)在反应釜中加入质量分数为4.0％的聚唾液酸溶液，然后向该聚唾液酸溶液中加入氯化铵固体，且氯化铵与聚唾液酸的摩尔比为6：1，得待水解液。
(2)将所述反应釜密闭后加热至75℃，同时启动反应釜中的超声头对待水解液进行超声处理，并向反应釜中充入氯化铵摩尔量的0.5倍的二氧化碳，使所述待水解液水解，水解时间为3小时，超声功率为350W。
(3)所述水解完成后，将得到的水解液取出，然后在水解液中加入5g活性炭在水解液的余热下脱色20min，然后进行过滤将活性炭与水解液分离，水解完成后在得到的水解液中加入3.5L乙醇，静置40min后对水解液进行过滤。然后将得到的水解液在70℃加热浓缩至0.35L，最后将得到的浓缩液置于冻干机中冻干，得到唾液酸冻干粉。
实施例6
一种聚唾液酸的水解工艺的制备方法，包括步骤：
(1)在反应釜中加入质量分数为3.2％的聚唾液酸溶液，然后向该聚唾液酸溶液中加入盐酸，得到pH＝1.5的聚唾液酸溶液。
(2)将所述聚唾液酸溶液加热至70℃，水解3小时；所述水解完成后，将得到的水解液取出，然后在水解液中加入2.5g活性炭在水解液的余热下脱色20min，然后进行过滤将活性炭与水解液分离，水解完成后在得到的水解液中加入3L乙醇，静置40min后对水解液进行过滤。然后将得到的水解液在70℃加热浓缩至0.4L，最后将得到的浓缩液置于冻干机中冻干，得到唾液酸冻干粉。
实施例7
一种聚唾液酸的水解工艺的制备方法，包括步骤：
(1)在反应釜中加入质量分数为3.2％的聚唾液酸溶液，然后向该聚唾液酸溶液中加入氯化铵固体，且氯化铵与聚唾液酸的摩尔比为5：1，得待水解液。
(2)将所述反应釜密闭后加热至70℃，使所述待水解液水解，水解时间为3小时，超声功率为400W。
(3)所述水解完成后，将得到的水解液取出，然后在水解液中加入2.5g活性炭在水解液的余热下脱色20min，然后进行过滤将活性炭与水解液分离，水解完成后在得到的水解液中加入3L乙醇，静置40min后对水解液进行过滤。然后将得到的水解液在70℃加热浓缩至0.4L，最后将得到的浓缩液置于冻干机中冻干，得到唾液酸冻干粉。
实施例8
一种聚唾液酸的水解工艺的制备方法，包括步骤：
(1)在反应釜中加入质量分数为3.2％的聚唾液酸溶液，然后向该聚唾液酸溶液中加入氯化铵固体，且氯化铵与聚唾液酸的摩尔比为5：1，得待水解液。
(2)将所述反应釜密闭后加热至70℃，同时启动反应釜中的超声头对待水解液进行超声处理，使所述待水解液水解，水解时间为3小时，超声功率为400W。
(3)所述水解完成后，将得到的水解液取出，然后在水解液中加入2.5g活性炭在水解液的余热下脱色20min，然后进行过滤将活性炭与水解液分离，水解完成后在得到的水解液中加入3L乙醇，静置40min后对水解液进行过滤。然后将得到的水解液在70℃加热浓缩至0.4L，最后将得到的浓缩液置于冻干机中冻干，得到唾液酸冻干粉。
实施例9
一种聚唾液酸的水解工艺的制备方法，包括步骤：
(1)在反应釜中加入质量分数为3.2％的聚唾液酸溶液，然后向该聚唾液酸溶液中加入氯化亚铁固体，且氯化亚铁与聚唾液酸的摩尔比为5：1，得待水解液。
(2)将所述反应釜密闭后加热至70℃，同时启动反应釜中的超声头对待水解液进行超声处理，并向反应釜中充入氯化铵摩尔量的0.4倍的二氧化碳，使所述待水解液水解，水解时间为3小时，超声功率为400W。
(3)所述水解完成后，将得到的水解液取出，然后在水解液中加入2.5g活性炭在水解液的余热下脱色20min，然后进行过滤将活性炭与水解液分离，水解完成后在得到的水解液中加入3L乙醇，静置40min后对水解液进行过滤。然后将得到的水解液在70℃加热浓缩至0.4L，最后将得到的浓缩液置于冻干机中冻干，得到唾液酸冻干粉。
性能测试
对各实施例的聚唾液酸的水解率和得到的唾液酸冻干粉的纯度进行测试，所述水解率的测试方法为：先采用间苯二酚-盐酸法测定水解之前的总聚唾液酸质量分数(X)。然后用HPLC法测定水解后唾液酸单体质量分数(Y)。唾液酸水解率Z＝X/Y。采用高效液相色谱法检测唾液酸冻干粉中唾液酸含量，计算宝粉笔，即得唾液酸纯度。
表1
从表1的检测结果可以看出，实施例6采用传统的盐酸进行聚唾液酸的水解时，其得到的唾液酸冻干粉的纯度明显较实施例1～5要低，这主要是在长时间的强酸加热水解下导致副产物的产生，这些副产物难以通过后续的常规的除杂工序去除，最终保留到了唾液酸冻干粉中，影响了其纯度。而实施例1～5采用本发明提出的氯化铵和唾液酸双水解工艺有效缓解了上述问题，减少了唾液酸水解过程中副产物的产生。另外，实施例1～5的测试结果也显示了本发明提出的氯化铵和唾液酸双水解工艺对唾液酸具有很好的水解能力，而且水解过程相对于传统的盐酸水解工艺更加温和，可控，副产物更少。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种聚唾液酸的水解工艺，其特征在于，包括如下的步骤：
(1)将聚唾液酸溶解在水中，然后加入氯化铵得待水解液，最后在密闭的反应环境以及加热、超声条件下使所述待水解液水解；
(2)所述水解完成后，对得到的水解液进行脱色、除杂，然后浓缩，将得到的浓缩液冻干，即得唾液酸冻干粉。
2.根据权利要求1所述的聚唾液酸的水解工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述氯化铵与聚唾液酸的摩尔比为3～7：1。
3.根据权利要求1所述的聚唾液酸的水解工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述待水解液中，聚唾液酸的质量分数为3～4％。
4.根据权利要求1所述的聚唾液酸的水解工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述加热温度为70～80℃。
5.根据权利要求1所述的聚唾液酸的水解工艺，其特征在于，步骤(1)中，向所述密闭的反应环境中充入二氧化碳；优选地，所述二氧化碳的充入量为氯化铵的摩尔量的0.2～0.5倍。
6.根据权利要求1所述的聚唾液酸的水解工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述超声处理的功率为350～500W。
7.根据权利要求1所述的聚唾液酸的水解工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述水解的时间为2～3小时。
8.根据权利要求1-7任一项所述的聚唾液酸的水解工艺，其特征在于，步骤(2)中，加入脱色剂进行脱色；
优选地，所述脱色剂包括活性炭、硅藻土中的任意一种；
优选地，所述脱色剂的加入质量为水解液体积比的2～5％。
9.根据权利要求1-7任一项所述的聚唾液酸的水解工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述水解完成后，在得到的水解液中加入乙醇进行除杂；优选地，所述乙醇的加入量为水解液体积的2.5～3倍。
10.根据权利要求1-7任一项所述的聚唾液酸的水解工艺，其特征在于，步骤(2)中，将所述脱色、除杂后的水解液浓缩为其体积的45％以下。
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