CN114773408A - 一种从发酵液中制取唾液酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种从发酵液中制取唾液酸的方法，包括：(1)将发酵液滤液置于高压反应釜中，并向高压反应釜中加入干冰，然后封闭高压反应釜后在加热条件下对所述聚唾液酸进行解聚，完成后得到水解液。(2)将所述水解液在常压下继续加热，完成后在滤液中加入水滑石粉末，静置后过滤收集滤液。(3)将该滤液进行浓缩，然后将得到的浓缩液冻干，得唾液酸粗品。(4)将所述唾液酸粗品复溶至去离子水中，然后进行脱色处理，完成后过滤并收集滤液，将该滤液浓缩后进行醇沉处理，完成后过滤出固体产物，干燥后即得唾液酸产品。上述工艺不仅避免了产生大量的强酸性废液的问题，而且能够有效降低得到的唾液酸产品中蛋白质的浓度，提高产品纯度。

Description

一种从发酵液中制取唾液酸的方法
技术领域
本发明涉及唾液酸制备技术领域，尤其涉及一种从发酵液中制取唾液酸的方法。
背景技术
唾液酸是神经氨酸的衍生物，广泛存在于动植物、微生物以及天然物质中。唾液酸能够使唾液产生光滑感觉，不仅具有诱导入侵病菌的作用，同时还可以阻止病菌入侵。唾液酸同时也是流感病毒的受体，也是大脑的组成成分，因此，唾液酸在治流感、神经性疾病、炎症、肿瘤等的治疗中具有一定的效果。目前，研究人员已经开发出了多种唾液酸的取方法，比较常见包括发酵法、天然物质提取法、化学合成法等。其中，化学合成法工艺复杂，主要还在实验室研究阶段，天然物质提取法包括从燕窝、蛋清、血液中提取唾液酸，但会造成大量食物资源的浪费，性价比低。发酵法是一种适于大规模生产，成本相对低，便于实现工业化生产的方法，但发酵法得到的一般是聚唾液酸，后期还需要采用强酸水解等工序将对唾液酸解聚，会产生大量的废酸，而且得到的唾液酸产品中蛋白质含量较高，增加了蛋白质过敏人群服用这类唾液酸产品的风险。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种从发酵液中制取唾液酸的方法，该工艺不仅避免了产生大量的强酸性废液的问题，而且能够有效降低得到的唾液酸产品中蛋白质的浓度，提高了产品纯度。为实现上述目的，本发明公开以下方案。
一种从发酵液中制取唾液酸的方法，包括如下的步骤：
(1)将含有聚唾液酸的微生物发酵液滤液置于高压反应釜中，并向高压反应釜中加入干冰，然后封闭高压反应釜后在加热条件下对所述聚唾液酸进行解聚，完成后得到水解液，备用。
(2)将所述水解液在常压下继续加热，完成后过滤，并在滤液中加入水滑石粉末进行脱蛋白，静置后过滤并收集滤液，备用。
(3)将步骤(2)最后得到的滤液进行浓缩，然后将得到的浓缩液冻干，得到的冻干粉即为唾液酸粗品。
(4)将所述唾液酸粗品复溶至去离子水中，然后进行脱色处理，完成后过滤并收集滤液，将该滤液浓缩后进行醇沉处理，完成后过滤出固体产物，干燥后即得唾液酸产品。
在进一步方案中，步骤(1)中，所述微生物发酵液包括大肠杆菌等微生物发酵而来的发酵液，经过过滤去除菌体等固体物质后得到发酵液清液，其中含有代谢产物聚唾液酸。
在进一步方案中，步骤(1)中，所述干冰与发酵液的添加比例为1g：130～155ml。干冰的加入不仅可以制造高温高压环境，而且其溶解在水中形成弱酸性环境，通过这种方式替代强酸水解的工艺，可以避免产生大量的强酸性废水。
在进一步方案中，步骤(1)中，所述加热温度为105～120℃，时间为2～3小时。
在进一步方案中，步骤(2)中，所述常压下继续加热为：将所述高压反应釜打开使其恢复常压，然后在常压下继续加热10～15min，且加热过程中不断搅拌，以加速溶液水解液中的二氧化碳的溢出，减少了酸性废液的产生。
在进一步方案中，步骤(2)中，所述水滑石的加入质量为所述滤液体积的3～5％。可选地，所述水滑石包括镁铝水滑石等。这类水滑石具有特殊的插层结构以及金属离子，其能够在使滤液中蛋白质变性聚沉的同时，这些金属离子还不会溶解在滤液中，从而在实现脱蛋白的同时避免了金属离子的引入。
在进一步方案中，步骤(2)中，所述静置的时间为20～40min，以便于进行充分的脱蛋白处理和固液分层。
在进一步方案中，步骤(3)中，所述冻干的条件为：在-30～-40℃和10～20Pa的条件下冷冻干燥18～24h。
在进一步方案中，步骤(3)和(4)中，所述浓缩的温度为60～75℃，并浓缩至原体积的50％以下。
在进一步方案中，步骤(4)中，加入活性炭、硅藻土等中的任意一种进行脱色处理。可选地，所述活性炭或硅藻土的加入质量为液体体积的2～4％。
在进一步方案中，步骤(4)中，所述醇沉的方法为向浓缩液中加入乙醇，优选地，其加入量为浓缩液体积的4～5倍，以便于使溶液中的唾液酸充分沉淀出来。
在进一步方案中，步骤(4)中，所述干燥的方法包括真空干燥、冻干等方式中的任意一种。
现有技术相比，本发明取得的有益效果包括：
(1)相对于传统的强酸水解发酵液中聚唾液酸的方式，本发明采用在发酵液中加入干冰后加热水解的方式，通过这种方式替代强酸水解的工艺，可以避免产生大量的强酸性废水。这是因为干冰加入后形成的大量二氧化碳再加上对反应釜的加热，可以在反应釜中制造高温高压环境，同时部分二氧化碳溶解在水中后形成弱酸性环境为唾液酸的解决提供了条件，而且反应釜中大量游离的二氧化碳还可以随时向液相补充，保证聚唾液酸解聚的充分进行。另外，在聚唾液酸完成后在常压下加热液相可快速去除其中溶解的二氧化碳，这是一种无毒无害的气体可以直接排放，从而避免了废酸液的产生。
(2)本发明还采用了具有特殊插层结构和成分的水滑石进行脱蛋白处理，从而有效降低了得到的唾液酸产品中的蛋白质含量，这种方式更加便捷高效，而且避免了金属离子的引入。这是由于水滑石使一种层状双金属氢氧化物，其中的金属离子插层在氢氧根等阴离子形成的层间，这些金属离子和阴离子之间键合在一起，这种特点使得金属离子能够在使滤液中蛋白质变性聚沉的同时，这些金属离子还不会溶解在滤液中，从而在完成脱蛋白的同时避免了金属离子的引入，使聚唾液酸的纯度更高。
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
一种从发酵液中制取唾液酸的方法，包括步骤：
(1)将含有聚唾液酸的大肠杆菌发酵液过滤去除菌丝、发酵基质等固体物质，并收集滤液，将所述滤液置于高压反应釜中，并按照干冰：发酵液＝1g：140ml的比例，向所述高压反应釜中快速加入干冰后盖上封盖对高压反应釜进行密封，然后将反应釜加热至110℃保温2小时，以对液相中的聚唾液酸进行解聚。
(2)所述解聚完成后将高压反应釜上的泄压阀打开使其恢复常压，然后在常压下继续加热13min，且加热过程中不断搅拌，完成后过滤并收集滤液。然后向滤液中加入镁铝水滑石粉末进行脱蛋白，所述镁铝水滑石粉末加入质量为滤液体积的4％，然后搅拌使镁铝水滑石粉末与滤液充分混合，然后静置30min，完成后过滤并收集滤液，得到脱蛋白滤液，备用。
(3)将所述脱蛋白滤液加热至70℃进行浓缩至原体积的45％，然后将得到的浓缩液置于冻干机中，并在-30℃和15Pa的条件下冷冻干燥20h，得到的冻干粉即为唾液酸粗品。
(4)将所述唾液酸粗品复溶至去离子水中，然后加入活性炭进行脱色处理，所述活性炭的加入质量为液体体积的3.5％，然后搅拌使活性炭和液体充分混合，完成后过滤并收集滤液，将该滤液加热至70℃进行浓缩至原体积的45％，即得浓缩液，然后在该浓缩液中加入其体积5倍的95％的乙醇进行醇沉处理，完成后过滤出固体产物，冻干后即得唾液酸产品。
实施例2
一种从发酵液中制取唾液酸的方法，包括步骤：
(1)将含有聚唾液酸的大肠杆菌发酵液过滤去除菌丝、发酵基质等固体物质，并收集滤液，将所述滤液置于高压反应釜中，并按照干冰：发酵液＝1g：155ml的比例，向所述高压反应釜中快速加入干冰后盖上封盖对高压反应釜进行密封，然后将反应釜加热至105℃保温3小时，以对液相中的聚唾液酸进行解聚。
(2)所述解聚完成后将高压反应釜上的泄压阀打开使其恢复常压，然后在常压下继续加热15min，且加热过程中不断搅拌，完成后过滤并收集滤液。然后向滤液中加入镁铝水滑石粉末进行脱蛋白，所述镁铝水滑石粉末加入质量为滤液体积的3％，然后搅拌使镁铝水滑石粉末与滤液充分混合，然后静置20min，完成后过滤并收集滤液，得到脱蛋白滤液，备用。
(3)将所述脱蛋白滤液加热至60℃进行浓缩至原体积的50％，然后将得到的浓缩液置于冻干机中，并在-40℃和10Pa的条件下冷冻干燥18h，得到的冻干粉即为唾液酸粗品。
(4)将所述唾液酸粗品复溶至去离子水中，然后加入硅藻土进行脱色处理，所述硅藻土的加入质量为液体体积的4％，然后搅拌使活性炭和液体充分混合，完成后过滤并收集滤液，将该滤液加热至60℃进行浓缩至原体积的50％，即得浓缩液，然后在该浓缩液中加入其体积4倍的95％的乙醇进行醇沉处理，完成后过滤出固体产物，冻干后即得唾液酸产品。
实施例3
一种从发酵液中制取唾液酸的方法，包括步骤：
(1)将含有聚唾液酸的大肠杆菌发酵液过滤去除菌丝、发酵基质等固体物质，并收集滤液，将所述滤液置于高压反应釜中，并按照干冰：发酵液＝1g：130ml的比例，向所述高压反应釜中快速加入干冰后盖上封盖对高压反应釜进行密封，然后将反应釜加热至120℃保温2.5小时，以对液相中的聚唾液酸进行解聚。
(2)所述解聚完成后将高压反应釜上的泄压阀打开使其恢复常压，然后在常压下继续加热10min，且加热过程中不断搅拌，完成后过滤并收集滤液。然后向滤液中加入镁铝水滑石粉末进行脱蛋白，所述镁铝水滑石粉末加入质量为滤液体积的5％，然后搅拌使镁铝水滑石粉末与滤液充分混合，然后静置40min，完成后过滤并收集滤液，得到脱蛋白滤液，备用。
(3)将所述脱蛋白滤液加热至75℃进行浓缩至原体积的40％，然后将得到的浓缩液置于冻干机中，并在-40℃和10Pa的条件下冷冻干燥18h，得到的冻干粉即为唾液酸粗品。
(4)将所述唾液酸粗品复溶至去离子水中，然后加入硅藻土进行脱色处理，所述硅藻土的加入质量为液体体积的2％，然后搅拌使活性炭和液体充分混合，完成后过滤并收集滤液，将该滤液加热至75℃进行浓缩至原体积的40％，即得浓缩液，然后在该浓缩液中加入其体积4倍的95％的乙醇进行醇沉处理，完成后过滤出固体产物，冻干后即得唾液酸产品。
实施例4
一种从发酵液中制取唾液酸的方法，包括步骤：
(1)将含有聚唾液酸的大肠杆菌发酵液过滤去除菌丝、发酵基质等固体物质，并收集滤液，将所述滤液置于高压反应釜中，然后盖上封盖对高压反应釜进行密封，然后将反应釜加热至105℃保温3小时，以对液相中的聚唾液酸进行解聚。
(2)所述解聚完成后将高压反应釜上的泄压阀打开使其恢复常压，然后在常压下继续加热15min，且加热过程中不断搅拌，完成后过滤并收集滤液。然后向滤液中加入镁铝水滑石粉末进行脱蛋白，所述镁铝水滑石粉末加入质量为滤液体积的3％，然后搅拌使镁铝水滑石粉末与滤液充分混合，然后静置20min，完成后过滤并收集滤液，得到脱蛋白滤液，备用。
(3)将所述脱蛋白滤液加热至60℃进行浓缩至原体积的50％，然后将得到的浓缩液置于冻干机中，并在-40℃和10Pa的条件下冷冻干燥18h，得到的冻干粉即为唾液酸粗品。
(4)将所述唾液酸粗品复溶至去离子水中，然后加入硅藻土进行脱色处理，所述硅藻土的加入质量为液体体积的4％，然后搅拌使活性炭和液体充分混合，完成后过滤并收集滤液，将该滤液加热至60℃进行浓缩至原体积的50％，即得浓缩液，然后在该浓缩液中加入其体积4倍的95％的乙醇进行醇沉处理，完成后过滤出固体产物，冻干后即得唾液酸产品。
实施例5
一种从发酵液中制取唾液酸的方法，包括步骤：
(1)将含有聚唾液酸的大肠杆菌发酵液过滤去除菌丝、发酵基质等固体物质，并收集滤液，将所述滤液置于高压反应釜中，并按照干冰：发酵液＝1g：155ml的比例，向所述高压反应釜中快速加入干冰后盖上封盖对高压反应釜进行密封，然后将反应釜加热至105℃保温3小时，以对液相中的聚唾液酸进行解聚。
(2)所述解聚完成后将高压反应釜上的泄压阀打开使其恢复常压，然后在常压下继续加热15min，且加热过程中不断搅拌，完成后过滤并收集滤液。然后向滤液中加入镁铝水滑石粉末进行脱蛋白，所述镁铝水滑石粉末加入质量为滤液体积的3％，然后搅拌使镁铝水滑石粉末与滤液充分混合，然后静置20min，完成后过滤并收集滤液，得到脱蛋白滤液，备用。
(3)将所述脱蛋白滤液加热至60℃进行浓缩至原体积的50％，然后将得到的浓缩液置于冻干机中，并在-40℃和10Pa的条件下冷冻干燥18h，得到的冻干粉即为唾液酸粗品。
(4)将所述唾液酸粗品复溶至去离子水中，然后加入硅藻土进行脱色处理，所述硅藻土的加入质量为液体体积的4％，然后搅拌使活性炭和液体充分混合，完成后过滤并收集滤液，将该滤液加热至60℃进行浓缩至原体积的50％，即得浓缩液，然后在该浓缩液中加入其体积4倍的95％的乙醇进行醇沉处理，完成后过滤出固体产物，冻干后即得唾液酸产品。
实施例6
一种从发酵液中制取唾液酸的方法，包括步骤：
(1)将含有聚唾液酸的大肠杆菌发酵液过滤去除菌丝、发酵基质等固体物质，并收集滤液，将所述滤液置于高压反应釜中，并按照干冰：发酵液＝1g：155ml的比例，向所述高压反应釜中快速加入干冰后盖上封盖对高压反应釜进行密封，然后将反应釜加热至105℃保温3小时，以对液相中的聚唾液酸进行解聚。
(2)所述解聚完成后将高压反应釜上的泄压阀打开使其恢复常压，然后在常压下继续加热15min，且加热过程中不断搅拌，完成后过滤并收集滤液。然后向滤液中加入氯化钠进行脱蛋白，所述氯化钠加入质量为滤液体积的3％，然后搅拌使氯化钠溶解在滤液中，然后静置20min，完成后过滤并收集滤液，得到脱蛋白滤液，备用。
(3)将所述脱蛋白滤液加热至60℃进行浓缩至原体积的50％，然后将得到的浓缩液置于冻干机中，并在-40℃和10Pa的条件下冷冻干燥18h，得到的冻干粉即为唾液酸粗品。
(4)将所述唾液酸粗品复溶至去离子水中，然后加入硅藻土进行脱色处理，所述硅藻土的加入质量为液体体积的4％，然后搅拌使活性炭和液体充分混合，完成后过滤并收集滤液，将该滤液加热至60℃进行浓缩至原体积的50％，即得浓缩液，然后在该浓缩液中加入其体积4倍的95％的乙醇进行醇沉处理，完成后过滤出固体产物，冻干后即得唾液酸产品。
性能测试
对上述各实施例的聚唾液酸的水解率和得到的唾液酸产品的纯度进行测试。其中：所述水解率采用间苯二酚-盐酸法和高效液相色谱法法。所述唾液酸纯度采用高效液相色谱法检测，结果如表1所示。
表1
实施例序号 1 2 3 4 5 6
水解率/％ 95.7 93.5 96.3 42.2 92.8 93.1
纯度/％ 98.8 97.9 97.3 98.4 91.1 93.2
从表1的结果可以看出，实施例1至实施例3制备的唾液酸产品的纯度明显高于实施例5和实施例6，其中，所述实施例5未采用水滑石进行专门的脱蛋白处理，导致得到的唾液酸产品的纯度偏低。实施例6采用盐脱蛋白，但由于引入了大量的钠离子和氯离子等杂质离子，反而导致得到的唾液酸产品的纯度降低。而实施例4在发酵液滤液的解聚过程中未加入干冰，导致对聚唾液酸的水解率明显降低，因为干冰加入后形成的大量二氧化碳再加上对反应釜的加热，可以在反应釜中制造高温高压环境，同时部分二氧化碳溶解在水中后形成弱酸性环境为唾液酸的解决提供了条件，而且反应釜中大量游离的二氧化碳还可以随时向液相补充，保证聚唾液酸解聚的充分进行。
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)

1.一种从发酵液中制取唾液酸的方法，其特征在于，包括如下的步骤：
(1)将含有聚唾液酸的微生物发酵液滤液置于高压反应釜中，并向高压反应釜中加入干冰，然后封闭高压反应釜后在加热条件下对所述聚唾液酸进行解聚，完成后得到水解液，备用；
(2)将所述水解液在常压下继续加热，完成后过滤，并在滤液中加入水滑石粉末进行脱蛋白，静置后过滤并收集滤液，备用；
(3)将步骤(2)最后得到的滤液进行浓缩，然后将得到的浓缩液冻干，得到的冻干粉即为唾液酸粗品；
(4)将所述唾液酸粗品复溶至去离子水中，然后进行脱色处理，完成后过滤并收集滤液，将该滤液浓缩后进行醇沉处理，完成后过滤出固体产物，干燥后即得唾液酸产品。
2.根据权利要求1所述的从发酵液中制取唾液酸的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述微生物发酵液包括大肠杆菌发酵而来的含有聚唾液酸的发酵液。
3.根据权利要求1所述的从发酵液中制取唾液酸的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述干冰与发酵液的添加比例为1g：130～155ml。
4.根据权利要求1所述的从发酵液中制取唾液酸的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述加热温度为105～120℃，时间为2～3小时。
5.根据权利要求1所述的从发酵液中制取唾液酸的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述常压下继续加热为：将所述高压反应釜打开使其恢复常压，然后在常压下继续加热10～15min，且加热过程中不断搅拌。
6.根据权利要求1所述的从发酵液中制取唾液酸的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水滑石的加入质量为所述滤液体积的3～5％；优选地，所述水滑石包括镁铝水滑石；
优选地，步骤(2)中，所述静置的时间为20～40min。
7.根据权利要求1所述的从发酵液中制取唾液酸的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述冻干的条件为：在-30～-40℃和10～20Pa的条件下冷冻干燥18～24h。
8.根据权利要求1-7任一项所述的从发酵液中制取唾液酸的方法，其特征在于，步骤(3)和(4)中，所述浓缩的温度为60～75℃，并浓缩至原体积的50％以下。
9.根据权利要求1-7任一项所述的从发酵液中制取唾液酸的方法，其特征在于，步骤(4)中，加入活性炭、硅藻土中的任意一种进行脱色处理；优选地，所述活性炭或硅藻土的加入质量为液体体积的2～4％。
10.根据权利要求1-7任一项所述的从发酵液中制取唾液酸的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述醇沉的方法为向浓缩液中加入乙醇；
优选地，所述乙醇加入量为浓缩液体积的4～5倍；
优选地，步骤(4)中，所述干燥的方法包括真空干燥、冻干中的任意一种。
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