CN116813809A - 一种岩藻多糖的分离提纯方法及电场-膜分离溶析装置 - Google Patents
一种岩藻多糖的分离提纯方法及电场-膜分离溶析装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种岩藻多糖分离提纯方法及电场‑膜分离溶析装置，包括以下步骤：S1、制备岩藻多糖粗产物；S2、电场‑膜分离溶析装置中注入有导电剂‑水‑乙醇混合体系；S3、将岩藻多糖粗产物溶解于正极一侧；S4、开启电源，正负极之间施加电压3小时至6小时，电压强度为0.15V至0.45V；岩藻多糖在负极侧聚集，无机盐析出；岩藻多糖粗产物中的蛋白质受到透析膜的阻隔在正极一侧聚集；S5、收集负极一侧的溶液及沉淀，过滤，去除无机盐沉淀；S6、向S5所得过滤液中加入乙醇，析出岩藻多糖，过滤，干燥，得到提纯的岩藻多糖；本发明有效分离提纯岩藻多糖。
Description
技术领域
本发明涉及岩藻多糖分离提纯技术领域，特别是涉及一种岩藻多糖分离提纯方法及电场-膜分离溶析装置。
背景技术
岩藻多糖是一类硫酸化的以L-岩藻糖作为其特征性单糖的水溶性的细胞间多糖，即α-L-岩藻糖-4-硫酸酯的多聚物，是一类含有L-岩藻糖和硫酸基团的多糖，结构中伴有少量单糖的大分子，如半乳糖、木糖、甘露糖、葡萄糖醛酸和阿拉伯糖。它存在于褐藻细胞壁中，是褐藻黏性物质的主要成分。岩藻多糖作为糖蛋白中糖链的组成部分，在医药、化妆品、食品工业中具有潜在的价值。
岩藻多糖的提取方法包括热水浸提法、化学法、酶解法、超声辅助提取法或者是微波辅助提取法，能够看出酶、微波、超声辅助提取法对于设备和提取条件的要求较高，不利于工业化生产。
提取的岩藻多糖会有蛋白质、色素以及无机盐等杂质存在，其中，蛋白质祛除困难，影响岩藻多糖的纯度，现有工艺中利用色谱柱分离，洗脱液往往选用氯化钠等无机盐，此步骤引入无机盐，致使岩藻糖中无机盐含量较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种岩藻多糖分离提纯方法，本发明利用电压驱动岩藻多糖配合透析膜有效阻隔大颗粒蛋白质等杂质实现分离，进一步利用聚集岩藻多糖脱落的硫酸根与导电剂中的金属离子接触形成盐同时配合乙醇的存在析出，有效分离提纯岩藻多糖。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种岩藻多糖分离提纯方法，包括以下步骤：
S1、将含有岩藻多糖的原料粉碎，加热下超声，岩藻多糖溶解于水中，过滤，收集滤液；浓缩滤液去除水分；向浓缩液中加入乙醇，低温搅拌，岩藻多糖粗产物析出；
S2、向电场-膜分离溶析装置中注入有导电剂-水-乙醇混合体系，导电剂溶解提供自由移动的离子，电流下稳定离子移动形成稳定的提纯环境；
S3、将岩藻多糖粗产物置于电场-膜分离溶析装置正极一侧溶解；
S4、开启电源，正负极之间施加电压3小时至6小时，电压强度为0.15V至0.45V；
溶解于导电剂-水-乙醇混合体系的岩藻多糖受到电场驱动穿过透析膜向负极靠近聚集，负极一侧聚集的岩藻多糖脱落的硫酸根与碱的金属阳离子在分散体系中接触形成无机盐析出；
岩藻多糖粗产物中的蛋白质受到透析膜的阻隔在正极一侧聚集；
S5、收集负极一侧的溶液及沉淀，过滤，去除无机盐沉淀；
S6、向S5所得过滤液中加入乙醇，析出岩藻多糖，过滤，干燥，得到提纯的岩藻多糖。
优选S1中含有岩藻多糖的原料包括海带以及海藻中的一种或者两种；
岩藻多糖粗产物的制备工艺如下：
原料破碎，加入原料8倍至13倍体积的水，加热至50℃至80℃，微波30 min 至60min，过滤溶解有岩藻多糖的溶液。本发明进一步优选将本步骤中过滤的颗粒继续使用4至5倍体积的去离子水，搅拌，冲洗原料表面的岩藻多糖，充分提高岩藻多糖粗产物的获得率。本发明通过微波进一步破壁，帮助原料细胞中得岩藻多糖快速进入溶液，节约制备时间；冲洗过程中，少量多次洗涤原料颗粒，充分将原料颗粒中的岩藻多糖溶解于水中；微波过程的温度太低，在相应时间内岩藻多糖不能充分溶解到水中，温度太高，微波时易飞溅，有安全隐患。
优选S1中经过微波、过滤后的滤液加入吸附色素的活性炭，搅拌30min至60min，过滤，得滤液；活性炭的质量为含有岩藻多糖原料质量的0.1%至1.0%。本发明利用活性炭有效吸附岩藻多糖粗产物中的色素，保证吸附的彻底进行。
优选S1向浓缩液中加入浓缩液体积5至8倍的乙醇，0℃至5℃搅拌，岩藻多糖粗产物析出。本发明利用低温彻底析出岩藻多糖，析出低于0℃能耗太大；析出温度高于5℃析出效果与常温相近。
优选S2中透析膜孔径在18nm至32nm之间。本发明控制透析膜的孔径，有效阻挡蛋白质进入负极区域，与此同时岩藻多糖有效穿过透析膜在负极区域富集。
优选导电剂-水-乙醇混合体系中导电剂为碱性物质，水的用量按照体积份数100份计，乙醇体积为19.3份至26.7份。本发明中导电剂配合水-乙醇的同时存在使用的物质为碱，具体为氢氧化钠或者氢氧化钾中的一种或者两种。使用氢氧化钠和/或氢氧化钾作为导电剂提供自由移动的离子，碱性物质在电流下稳定，提供稳定的提纯环境。本发明导电剂配合水-乙醇，其中混合乙醇的目的在于及时析出负极一侧岩藻多糖中的盐，岩藻多糖中含有硫酸根，脱落的硫酸根会与碱的金属阳离子形成盐，碱性溶液中混合一定比例的乙醇，可及时析出无机盐，同时保证岩藻多糖溶解在液相中，有效的利用了物相的变化防止无机盐进入岩藻多糖；本发明优选乙醇体积份数，选择性析出无机盐的同时保持岩藻多糖在体系中溶解，避免岩藻多糖与无机盐同时析出。
优选S4中岩藻多糖粗产物-导电剂-水-乙醇分散体系的pH值为3至4。本发明通过pH值有效控制碱的用量。
优选S1所得岩藻多糖粗产物在S3中溶解在水-乙醇混合体系中的浓度为22 g/L至48 g/L。
本发明的另一目的在于提供一种电场-膜分离溶析装置，本发明利用电压驱动岩藻多糖配合透析膜有效实现蛋白质等杂质与分离，同时实现岩藻多糖在负极一侧的聚集，有效促进岩藻多糖与蛋白质等大尺寸颗粒的主动分离。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种电场-膜分离溶析装置，应用于本发明提出的分离提纯方法，包括用于容纳岩藻多糖粗产物和导电剂-水-乙醇混合体系的提纯池，所述提纯池中间设有将提纯池一分为二形成过滤的透析膜，其中透析膜的一侧设置有正极，透析膜的另一侧设置有负极。
优选所述正极为铂电极，所述负极为石墨电极。
通过采用上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明在岩藻多糖分离提纯的过程中使用作为导电剂的碱-水-乙醇作为岩藻多糖的分散体系，岩藻多糖包含具有氧化性的L-岩藻糖，当体系加电压后，岩藻多糖受到电场作用会向负极移动，其中电压控制在0.15V至0.45V之间，在防止电压太高岩藻多糖在负极氧化的前提下，保证岩藻多糖通过透析膜向负极的迁移聚集，而蛋白质受到透析膜的阻挡，有效实现了岩藻多糖与蛋白质的分离；
在负极一侧聚集的岩藻多糖溶解分散在水-乙醇中，在负极周围碱提供的金属阳离子与富集岩藻多糖脱落的硫酸根接触转化为无机盐，进一步利用碱溶于醇而盐不溶于醇的物性，将负极一侧的金属阳离子从初始醇的溶解状态转化盐而以固相析出，选择性分离金属阳离子，减少岩藻多糖中的无机盐；
随后溶解在水-乙醇中的岩藻多糖由于溶解系统中加入大量的乙醇析出，进一步利用溶解-析出的物相变化选择性高纯度析出岩藻多糖，而作为导电剂的碱依然分散在液相水-乙醇体系中，二者通过过滤即可实现有效的彻底的分离，有效提升所得岩藻多糖的纯度。
附图说明
图1是本发明涉及的一种电场-膜分离溶析装置以及岩藻多糖分离提纯过程示意图；
图2是本发明实施例2提纯分离所得岩藻多糖的红外光谱图。
图中：提纯池1；透析膜2；正极3；负极4；蛋白质颗粒5；岩藻多糖分子链6。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
实施例1
本实施例公开一种岩藻多糖分离提纯方法，包括以下步骤：
S1、将海藻粉碎，加入8倍于原料体积的水，60℃微波60min，过滤得溶液；滤渣中继续加入5倍于滤渣体积的水，搅拌15min，反复3次，收集滤液；
向滤液中加入活性炭，搅拌60min，过滤，得滤液；活性炭用量为海藻质量的0.2%；
浓缩，将滤液减压蒸馏，去除水分，得到滤液1/5体积的浓缩液；
向浓缩液加入8倍于浓缩液体积的乙醇，5℃低温搅拌60min,过滤，得到岩藻多糖粗产物；
S2、向电场-膜分离溶析装置中注入有导电剂-水-乙醇混合体系，导电剂溶解提供自由移动的离子，电流下离子移动形成稳定的提纯环境；
S3、将岩藻多糖粗产物置于电场-膜分离溶析装置正极一侧溶解；其中水和乙醇的体积份数分别为100份和20份；导电剂为氢氧化钠，调节岩藻多糖粗产物-导电剂-水-乙醇混合体系的pH值为4；岩藻多糖粗产物在水-乙醇中的浓度为48g/L；
S4、开启电源，正负极之间施加电压3小时，电压强度为0.25V；
溶解于导电剂-水-乙醇混合体系的岩藻多糖受到电场驱动穿过孔径25nm的透析膜向负极靠近聚集，负极一侧聚集的岩藻多糖脱落的硫酸根与碱的金属阳离子在分散体系中接触形成无机盐析出产生沉淀；
岩藻多糖粗产物中的蛋白质受到透析膜的阻隔在正极一侧聚集；
反应结束后，电场-膜分离溶析装置中间隔断；具体为：提纯池中插入密封隔板，防止正极一侧的岩藻多糖和碱再穿过透析膜一侧；
S5、收集负极一侧的溶液及沉淀，过滤，去除无机盐沉淀；
S6、向S5所得过滤液中加入8倍于S5所得过滤液体积的乙醇，析出岩藻多糖，过滤，干燥，得到提纯的岩藻多糖。
本实施例中岩藻多糖分离提纯的电场-膜分离溶析装置，如图1所示，包括用于容纳岩藻多糖粗产物和导电剂-水-乙醇混合体系的提纯池1，所述提纯池1中间设有将提纯池1一分为二形成过滤的透析膜2，其中透析膜2的一侧设置有正极3，透析膜2的另一侧设置有负极4。所述正极为铂电极，所述负极为石墨电极。
实施例2
本实施例公开一种岩藻多糖分离提纯方法，包括以下步骤：
S1、将海藻粉碎，加入13倍于原料体积的水，50℃微波60min，过滤得溶液；滤渣中继续加入5倍于滤渣体积的水，搅拌15min，反复2次，收集滤液；
向滤液中加入活性炭，搅拌60min，过滤，得滤液；活性炭用量为海藻质量的0.1%；
浓缩，将滤液减压蒸馏，去除水分，得到滤液1/5体积的浓缩液；；
向浓缩液加入8倍于浓缩液体积的乙醇，0℃低温搅拌60min,过滤，得到岩藻多糖粗产物；
S2、向电场-膜分离溶析装置中注入有导电剂-水-乙醇混合体系，导电剂溶解提供自由移动的离子，电流下离子移动形成稳定的提纯环境；
S3、将岩藻多糖粗产物置于电场-膜分离溶析装置正极一侧溶解；其中水和乙醇的体积份数为100份和19.3份；导电剂为氢氧化钠，调节岩藻多糖粗产物-导电剂-水-乙醇混合体系的pH值为4；岩藻多糖粗产物在水-乙醇中的浓度为22g/L；
S4、开启电源，正负极之间施加电压6小时，电压强度为0.15V；
溶解于导电剂-水-乙醇混合体系的岩藻多糖受到电场驱动穿过孔径18nm的透析膜向负极靠近聚集，负极一侧聚集的岩藻多糖脱落的硫酸根与碱的金属阳离子在分散体系中接触形成无机盐析出产生沉淀；
岩藻多糖粗产物中的蛋白质受到透析膜的阻隔在正极一侧聚集；
反应结束后，电场-膜分离溶析装置中间隔断；具体为：提纯池中插入密封隔板，防止正极一侧的岩藻多糖和碱再穿过透析膜；
S5、收集负极一侧的溶液及沉淀，过滤，去除无机盐沉淀；
S6、向S5所得过滤液中加入8倍于S5所得过滤液体积的乙醇，析出岩藻多糖，过滤，干燥，得到提纯的岩藻多糖。
本实施例中岩藻多糖分离提纯的电场-膜分离溶析装置，如图1所示，包括用于容纳岩藻多糖粗产物和导电剂-水-乙醇混合体系的提纯池1，所述提纯池1中间设有将提纯池1一分为二形成过滤的透析膜2，其中透析膜2的一侧设置有正极3，透析膜2的另一侧设置有负极4。所述正极3为铂电极，所述负极4为石墨电极。
实施例3
本实施例公开一种岩藻多糖分离提纯方法，包括以下步骤：
S1、将海藻粉碎，加入11倍于原料体积的水，60℃微波50min，过滤得溶液；滤渣中继续加入5倍于滤渣体积的水，搅拌15min，反复3次，收集滤液；
向滤液中加入活性炭，搅拌50min，过滤，得滤液；活性炭用量为海藻质量的0.3%；
浓缩，将滤液减压蒸馏，去除水分，得到滤液1/5体积的浓缩液；
向浓缩液加入7倍于浓缩液体积的乙醇，1℃低温搅拌60min,过滤，得到岩藻多糖粗产物；
S2、向电场-膜分离溶析装置中注入有导电剂-水-乙醇混合体系，导电剂溶解提供自由移动的离子，电流下离子移动形成稳定的提纯环境；
S3、将岩藻多糖粗产物置于电场-膜分离溶析装置正极一侧溶解；其中水和乙醇的体积份数分别为100份和22份；导电剂为氢氧化钠，调节岩藻多糖粗产物-导电剂-水-乙醇混合体系的pH值为4；岩藻多糖粗产物在水-乙醇中的浓度为30g/L；
S4、开启电源，正负极之间施加电压5小时，电压强度为0.25V；
溶解于导电剂-水-乙醇混合体系的岩藻多糖受到电场驱动穿过孔径24nm的透析膜向负极靠近聚集，聚集在负极一侧的岩藻多糖脱落的硫酸根与碱的金属阳离子在分散体系中接触形成无机盐析出；
岩藻多糖粗产物中的蛋白质受到透析膜的阻隔在正极一侧聚集；
反应结束后，电场-膜分离溶析装置中间隔断；具体为：提纯池中插入密封隔板，防止正极一侧的岩藻多糖和碱再穿过透析膜；
S5、收集负极一侧的溶液及沉淀，过滤，去除无机盐沉淀；
S6、向S5所得过滤液中加入7倍于S5所得过滤液体积的乙醇，析出岩藻多糖，过滤，干燥，得到提纯的岩藻多糖。
本实施例中岩藻多糖分离提纯的电场-膜分离溶析装置，如图1所示，包括用于容纳岩藻多糖粗产物和导电剂-水-乙醇混合体系的提纯池1，所述提纯池1中间设有将提纯池1一分为二形成过滤的透析膜2，其中透析膜2的一侧设置有正极3，透析膜2的另一侧设置有负极4。所述正极3为铂电极，所述负极4为石墨电极。
实施例4
本实施例公开一种岩藻多糖分离提纯方法，包括以下步骤：
S1、将海藻粉碎，加入9倍于原料体积的水，70℃微波40min，过滤得溶液；滤渣中继续加入4倍于滤渣体积的水，搅拌12min，反复2次，收集滤液；
向滤液中加入活性炭，搅拌40min，过滤，得滤液；活性炭用量为海藻质量的0.7%；
浓缩，将滤液减压蒸馏，去除水分，得到滤液1/5体积的浓缩液；
向浓缩液加入6倍于浓缩液体积的乙醇，3℃低温搅拌60min,过滤，得到岩藻多糖粗产物；
S2、向电场-膜分离溶析装置中注入有导电剂-水-乙醇混合体系，导电剂溶解提供自由移动的离子，电流下离子移动形成稳定的提纯环境；
S3、将岩藻多糖粗产物置于电场-膜分离溶析装置正极一侧溶解；其中水和乙醇的体积份数分别为100份和24份；导电剂为氢氧化钠，调节岩藻多糖粗产物-导电剂-水-乙醇混合体系的pH值为3；岩藻多糖粗产物在水-乙醇中的浓度为40g/L；
S4、开启电源，正负极之间施加电压4小时，电压强度为0.35V；
溶解于导电剂-水-乙醇混合体系的岩藻多糖受到电场驱动穿过孔径28nm的透析膜向负极靠近聚集，聚集在负极一侧的岩藻多糖脱落的硫酸根与碱的金属阳离子在分散体系中接触形成无机盐析出产生沉淀；
岩藻多糖粗产物中的蛋白质受到透析膜的阻隔在正极一侧聚集；
反应结束后，电场-膜分离溶析装置中间隔断；具体为：提纯池中插入密封隔板，防止正极一侧的岩藻多糖和碱再穿过透析膜；
S5、收集负极一侧的溶液及沉淀，过滤，去除无机盐沉淀；
S6、向S5所得过滤液中加入6倍于S5所得过滤液体积的乙醇，析出岩藻多糖，过滤，干燥，得到提纯的岩藻多糖。
本实施例中岩藻多糖分离提纯的电场-膜分离溶析装置，如图1所示，包括用于容纳岩藻多糖粗产物和导电剂-水-乙醇混合体系的提纯池1，所述提纯池1中间设有将提纯池1一分为二形成过滤的透析膜2，其中透析膜2的一侧设置有正极3，透析膜2的另一侧设置有负极4。所述正极3为铂电极，所述负极4为石墨电极。
实施例5
本实施例公开一种岩藻多糖分离提纯方法，包括以下步骤：
S1、将海藻粉碎，加入8倍于原料体积的水，80℃微波30min，过滤得溶液；滤渣中继续加入4倍于滤渣体积的水，搅拌10min，反复3次，收集滤液；
向滤液中加入活性炭，搅拌30min，过滤，得滤液；活性炭用量为海藻质量的1%；
浓缩，将滤液减压蒸馏，去除水分，得到滤液1/5体积的浓缩液；
向浓缩液加入5倍于浓缩液体积的乙醇，5℃低温搅拌60min,过滤，得到岩藻多糖粗产物；
S2、向电场-膜分离溶析装置中注入有导电剂-水-乙醇混合体系，导电剂溶解提供自由移动的离子，电流下离子移动形成稳定的提纯环境；
S3、将岩藻多糖粗产物置于电场-膜分离溶析装置正极一侧溶解；其中水和乙醇的体积份数分别为100份和26.7份；导电剂为氢氧化钠，调节岩藻多糖粗产物-导电剂-水-乙醇混合体系的pH值为3；岩藻多糖粗产物在水-乙醇中的浓度为48g/L；
S4、开启电源，正负极之间施加电压3小时，电压强度为0.45V；
溶解于导电剂-水-乙醇混合体系的岩藻多糖受到电场驱动穿过孔径32nm的透析膜向负极靠近聚集，聚集在负极侧的岩藻多糖脱落的硫酸根与碱的金属阳离子在分散体系中接触形成无机盐析出产生沉淀；
岩藻多糖粗产物中的蛋白质受到透析膜的阻隔在正极一侧聚集；
反应结束后，电场-膜分离溶析装置中间隔断；具体为：提纯池中插入密封隔板，防止正极一侧的岩藻多糖和碱再穿过透析膜；
S5、收集负极一侧的溶液及沉淀，过滤，去除无机盐沉淀；
S6、向S5所得过滤液中加入5倍于S5所得过滤液体积的乙醇，析出岩藻多糖，过滤，干燥，得到提纯的岩藻多糖。
本实施例中岩藻多糖分离提纯的电场-膜分离溶析装置，包括用于容纳岩藻多糖粗产物和导电剂-水-乙醇混合体系的提纯池1，所述提纯池1中间设有将提纯池1一分为二形成过滤的透析膜2，其中透析膜2的一侧设置有正极3，透析膜2的另一侧设置有负极4。所述正极3为铂电极，所述负极4为石墨电极。
对比例1
本对比例公开一种岩藻多糖的分离提纯方法，包括以下步骤：
S1、制备岩藻多糖粗产物
破碎海藻，加入8倍于海藻体积的水，60℃微波60min，过滤得溶液；滤渣中继续加入5倍于滤渣体积的水，搅拌15min，反复3次，收集滤液；
向滤液中加入活性炭，搅拌60min，过滤，得滤液；活性炭用量为海藻质量的0.2%；
浓缩，将滤液减压蒸馏，去除水分，得到滤液1/5体积的浓缩液；
向浓缩液加入8倍于浓缩液体积的乙醇，5℃低温搅拌60min,过滤，得到粗产物岩藻多糖；
S2、分离提纯
将粗产物岩藻多糖溶解于10倍质量于粗产物岩藻多糖的水中，离心，上清液经阴离子交换柱分级纯化，依次以去离子水、0.05M、0.1M、0.2M、0.3M、0.5M、0.6M及0.8M NaCl溶液洗脱，根据洗脱曲线收集合并0.5MNaCl溶液的洗脱液，浓缩，离心，取上清液透析，冷冻干燥得到分离提纯的岩藻多糖。
对比例2
本对比例公开一种提纯分离岩藻多糖的方法，包括以下步骤：
S1、制备岩藻多糖粗产物
破碎海藻，加入8倍于海藻体积的水，40℃微波60min，过滤得溶液；滤渣中继续加入5倍于滤渣体积的水，搅拌15min，反复3次，收集滤液；
向滤液中加入活性炭，搅拌60min，过滤，得滤液；活性炭用量为海藻质量的0.05%；本对比例中活性炭相较于实施例1至5用量偏低；
浓缩，将滤液减压蒸馏，去除水分，得到滤液1/5体积的浓缩液；
向浓缩液中加入8倍体积于浓缩液的乙醇，室温25℃搅拌60min,过滤，得到岩藻多糖粗产物；
S2、向电场-膜分离溶析装置中注入有导电剂-水-乙醇混合体系，导电剂溶解提供自由移动的离子，电流下离子移动形成稳定的提纯环境；
S3、将岩藻多糖粗产物置于电场-膜分离溶析装置正极一侧溶解；其中水和乙醇的体积份数分别为100份和20份；导电剂为氢氧化钠，调节岩藻多糖粗产物-导电剂-水-乙醇混合体系的pH值为4；岩藻多糖粗产物在水-乙醇中的浓度为48g/L；
S4、开启电源，正负极之间施加电压3小时，电压强度为0.45V；
溶解于导电剂-水-乙醇混合体系的岩藻多糖受到电场驱动穿过孔径15nm的透析膜向负极靠近聚集，聚集在负极侧的岩藻多糖脱落的硫酸根与碱的金属阳离子在分散体系中接触形成无机盐析出产生沉淀；
岩藻多糖粗产物中的蛋白质以及部分的岩藻多糖受到透析膜的阻隔在正极一侧聚集；
反应结束后，电场-膜分离溶析装置中间隔断；具体为：提纯池中插入密封隔板，防止正极一侧的岩藻多糖和碱再穿过透析膜；
S5、收集负极一侧的溶液及沉淀，过滤，去除无机盐沉淀；
S6、向S5所得过滤液中加入8倍于S5所得过滤液体积的乙醇，析出岩藻多糖，过滤，干燥，得到提纯的岩藻多糖。
本对比例中岩藻多糖分离提纯的电场-膜分离溶析装置，包括用于容纳岩藻多糖粗产物和导电剂-水-乙醇混合体系的提纯池1，所述提纯池1中间设有将提纯池1一分为二形成过滤的透析膜2，其中透析膜2的一侧设置有正极3，透析膜2的另一侧设置有负极4。所述正极3为铂电极，所述负极4为石墨电极。
对比例3
本对比例公开一种岩藻多糖分离提纯方法，包括以下步骤：
S1、将海藻粉碎，加入8倍于原料体积的水，40℃微波60min，过滤得溶液；滤渣中继续加入5倍于滤渣体积的水，搅拌15min，反复3次，收集滤液；
向滤液中加入活性炭，搅拌60min，过滤，得滤液；活性炭用量为海藻质量的0.05%；
浓缩，将滤液减压蒸馏，去除水分，得到滤液1/5体积的浓缩液；
向浓缩液中加入8倍于浓缩液体积的乙醇，25℃搅拌60min,过滤，得到粗产物岩藻多糖；
S2、向电场-膜分离溶析装置中注入有导电剂-水-乙醇混合体系，导电剂溶解提供自由移动的离子，电流下离子移动形成稳定的提纯环境；
S3、将岩藻多糖粗产物置于电场-膜分离溶析装置正极一侧溶解；其中水和乙醇的体积份数分别为100份和20份；导电剂为氢氧化钠，调节岩藻多糖粗产物-导电剂-水-乙醇混合体系的pH值为4；岩藻多糖粗产物在水-乙醇中浓度的为48g/L；
S4、开启电源，正负极之间施加电压3小时，电压强度为0.45V；
溶解于导电剂-水-乙醇混合体系的岩藻多糖受到电场驱动穿过孔径39nm的透析膜向负极靠近聚集，聚集在负极侧的岩藻多糖脱落的硫酸根与碱的金属阳离子在分散体系中接触形成无机盐析出产生沉淀；
岩藻多糖粗产物中的蛋白质受到透析膜的阻隔在正极一侧聚集；
反应结束后，电场-膜分离溶析装置中间隔断；具体为：提纯池中插入密封隔板，防止正极一侧的岩藻多糖和碱再穿过透析膜；
S5、收集负极一侧的溶液及沉淀，过滤，去除无机盐沉淀；
S6、向S5所得过滤液中加入8倍于S5所得过滤液体积的乙醇，析出岩藻多糖，过滤，干燥，得到提纯的岩藻多糖。
本对比例中岩藻多糖分离提纯的电场-膜分离溶析装置，如图1所示，包括用于容纳岩藻多糖粗产物和导电剂-水-乙醇混合体系的提纯池1，所述提纯池1中间设有将提纯池1一分为二形成过滤的透析膜2，其中透析膜2的一侧设置有正极3，透析膜2的另一侧设置有负极4。所述正极3为铂电极，所述负极4为石墨电极。
对比例4
本实施例公开一种岩藻多糖分离提纯方法，包括以下步骤：
S1、将海藻粉碎，加入8倍于原料体积的水，60℃微波60min，过滤得溶液；滤渣中继续加入5倍于滤渣体积的水，搅拌15min，反复3次，收集滤液；
向滤液中加入活性炭，搅拌60min，过滤，得滤液；活性炭用量为海藻质量的0.2%；
浓缩，将滤液减压蒸馏，去除水分，得到滤液1/5体积的浓缩液；
向浓缩液加入8倍于浓缩液体积的乙醇，5℃低温搅拌60min,过滤，得到岩藻多糖粗产物；
S2、向电场-膜分离溶析装置中注入有导电剂-水-乙醇混合体系，导电剂溶解提供自由移动的离子，电流下离子移动形成稳定的提纯环境；
S3、将岩藻多糖粗产物置于电场-膜分离溶析装置正极一侧溶解；其中水和乙醇的体积份数分别为100份和20份；导电剂为氢氧化钠，调节岩藻多糖粗产物-导电剂-水-乙醇混合体系的pH值为4；岩藻多糖粗产物浓度为48g/L；
S4、开启电源，正负极之间施加电压3小时，电压强度为0.10V；
溶解于导电剂-水-乙醇混合体系的岩藻多糖受到电场驱动穿过孔径25nm的透析膜向负极靠近聚集，岩藻多糖的硫酸根脱落与碱的金属阳离子在分散体系中接触形成无机盐析出产生沉淀；
岩藻多糖粗产物中的蛋白质受到透析膜的阻隔在正极一侧聚集；
反应结束后，电场-膜分离溶析装置中间隔断；具体为：提纯池中插入密封隔板，防止正极一侧的岩藻多糖和碱再穿过透析膜；
S5、收集负极一侧的溶液及沉淀，过滤，去除无机盐沉淀；
S6、向S5所得过滤液中加入8倍于S5所得过滤液体积的乙醇，析出岩藻多糖，过滤，干燥，得到提纯的岩藻多糖。
本对比例中岩藻多糖分离提纯的电场-膜分离溶析装置，如图1所示，包括用于容纳岩藻多糖粗产物和导电剂-水-乙醇混合体系的提纯池1，所述提纯池1中间设有将提纯池1一分为二形成过滤的透析膜2，其中透析膜2的一侧设置有正极3，透析膜2的另一侧设置有负极4。所述正极3为铂电极，所述负极4为石墨电极。
对比例5
本实施例公开一种岩藻多糖分离提纯方法，包括以下步骤：
S1、将海藻粉碎，加入8倍于原料体积的水，60℃微波60min，过滤得溶液；滤渣中继续加入5倍于滤渣体积的水，搅拌15min，反复3次，收集滤液；
向滤液中加入活性炭，搅拌60min，过滤，得滤液；活性炭用量为海藻质量的0.2%；
浓缩，将滤液减压蒸馏，去除水分，得到滤液1/5体积的浓缩液；
向浓缩液加入8倍于浓缩液体积的乙醇，5℃低温搅拌60min,过滤，得到岩藻多糖粗产物；
S2、向电场-膜分离溶析装置中注入有导电剂-水-乙醇混合体系，导电剂溶解提供自由移动的离子，电流下离子移动形成稳定的提纯环境；
S3、将岩藻多糖粗产物置于电场-膜分离溶析装置正极一侧溶解；其中水和乙醇的体积份数分别为100份和20份；导电剂为氢氧化钠，调节岩藻多糖粗产物-导电剂-水-乙醇混合体系的pH值为4；岩藻多糖粗产物在水-乙醇中的浓度为48g/L；
S4、开启电源，正负极之间施加电压3小时，电压强度为0.5V；
溶解于导电剂-水-乙醇混合体系的岩藻多糖受到电场驱动穿过孔径18nm的透析膜向负极靠近聚集，聚集在负极一侧的岩藻多糖脱落的硫酸根与碱的金属阳离子在分散体系中接触形成无机盐析出产生沉淀；
岩藻多糖粗产物中的蛋白质受到透析膜的阻隔在正极一侧聚集；
反应结束后，电场-膜分离溶析装置中间隔断；具体为：提纯池中插入密封隔板，防止正极一侧的岩藻多糖和碱再穿过透析膜；
S5、收集负极一侧的溶液及沉淀，过滤，去除无机盐沉淀；
S6、向S5所得过滤液中加入8倍于S5所得过滤液体积的乙醇，析出岩藻多糖，过滤，干燥，得到提纯的岩藻多糖。
本对比例中岩藻多糖分离提纯的电场-膜分离溶析装置，如图1所示，包括用于容纳岩藻多糖粗产物和导电剂-水-乙醇混合体系的提纯池1，所述提纯池1中间设有将提纯池1一分为二形成过滤的透析膜2，其中透析膜2的一侧设置有正极3，透析膜2的另一侧设置有负极4。所述正极3为铂电极，所述负极4为石墨电极。
对比例6
本实施例公开一种岩藻多糖分离提纯方法，包括以下步骤：
S1、将海藻粉碎，加入8倍于原料体积的水，60℃微波60min，过滤得溶液；滤渣中继续加入5倍于滤渣体积的水，搅拌15min，反复3次，收集滤液；
向滤液中加入活性炭，搅拌60min，过滤，得滤液；活性炭用量为海藻质量的0.2%；
浓缩，将滤液减压蒸馏，去除水分，得到滤液1/5体积的浓缩液；
向浓缩液加入8倍于浓缩液体积的乙醇，5℃低温搅拌60min,过滤，得到岩藻多糖粗产物；
S2、向电场-膜分离溶析装置中注入有导电剂-水-乙醇混合体系，导电剂溶解提供自由移动的离子，电流下离子移动形成稳定的提纯环境；
S3、将岩藻多糖粗产物置于电场-膜分离溶析装置正极一侧溶解；其中水和乙醇的体积份数分别为100份和15份；导电剂为氢氧化钠，调节岩藻多糖粗产物-导电剂-水-乙醇混合体系的pH值为4；岩藻多糖粗产物在水-乙醇中的浓度为48g/L；
S4、开启电源，正负极之间施加电压3小时，电压强度为0.25V；
溶解于导电剂-水-乙醇混合体系的岩藻多糖受到电场驱动穿过孔径25nm的透析膜向负极靠近聚集，聚集在负极一侧的岩藻多糖脱落的硫酸根与碱的金属阳离子在分散体系中接触形成无机盐析出产生沉淀；
岩藻多糖粗产物中的蛋白质受到透析膜的阻隔在正极一侧聚集；
反应结束后，电场-膜分离溶析装置中间隔断；具体为：提纯池中插入密封隔板，防止正极一侧的岩藻多糖和碱再穿过透析膜；
S5、收集负极一侧的溶液及沉淀，过滤，去除无机盐沉淀；
S6、向S5所得过滤液中加入8倍于S5所得过滤液体积的乙醇，析出岩藻多糖，过滤，干燥，得到提纯的岩藻多糖。
本对比例中岩藻多糖分离提纯的电场-膜分离溶析装置，如图1所示，包括用于容纳岩藻多糖粗产物和导电剂-水-乙醇混合体系的提纯池1，所述提纯池1中间设有将提纯池1一分为二形成过滤的透析膜2，其中透析膜2的一侧设置有正极3，透析膜2的另一侧设置有负极4。所述正极3为铂电极，所述负极4为石墨电极。
对比例7
本实施例公开一种岩藻多糖分离提纯方法，包括以下步骤：
S1、将海藻粉碎，加入8倍于原料体积的水，60℃微波60min，过滤得溶液；滤渣中继续加入5倍于滤渣体积的水，搅拌15min，反复3次，收集滤液；
向滤液中加入活性炭，搅拌60min，过滤，得滤液；活性炭用量为海藻质量的0.2%；
浓缩，将滤液减压蒸馏，去除水分，得到滤液1/5体积的浓缩液；
向浓缩液加入8倍于浓缩液体积的乙醇，5℃低温搅拌60min,过滤，得到岩藻多糖粗产物；
S2、向电场-膜分离溶析装置中注入有导电剂-水-乙醇混合体系，导电剂溶解提供自由移动的离子，电流下离子移动形成稳定的提纯环境；
S3、将岩藻多糖粗产物置于电场-膜分离溶析装置正极一侧溶解；其中水和乙醇的体积份数分别为100份和30份；导电剂为氢氧化钠，调节岩藻多糖粗产物-导电剂-水-乙醇混合体系的pH值为4；岩藻多糖粗产物在水-乙醇中的浓度为48g/L；
S4、开启电源，正负极之间施加电压3小时，电压强度为0.25V；
溶解于导电剂-水-乙醇混合体系的岩藻多糖受到电场驱动穿过孔径25nm的透析膜向负极靠近聚集，聚集在负极一侧的岩藻多糖脱落的硫酸根与碱的金属阳离子在分散体系中接触形成无机盐析出产生沉淀；
岩藻多糖粗产物中的蛋白质受到透析膜的阻隔在正极一侧聚集；
反应结束后，电场-膜分离溶析装置中间隔断；具体为：提纯池中插入密封隔板，防止正极一侧的岩藻多糖和碱再穿过透析膜；
S5、收集负极一侧的溶液及沉淀，过滤，去除无机盐沉淀；
S6、向S5所得过滤液中加入8倍于S5所得过滤液体积的乙醇，析出岩藻多糖，过滤，干燥，得到提纯的岩藻多糖。
本对比例中岩藻多糖分离提纯的电场-膜分离溶析装置，如图1所示，包括用于容纳岩藻多糖粗产物和导电剂-水-乙醇混合体系的提纯池1，所述提纯池1中间设有将提纯池1一分为二形成过滤的透析膜2，其中透析膜2的一侧设置有正极3，透析膜2的另一侧设置有负极4。所述正极3为铂电极，所述负极4为石墨电极。
针对实施例1至5以及对比例1至7分离提纯的岩藻多糖进行以下性能测试，具体数据详见表1所示：
1、产率计算，称重分离提纯所得产物，提纯产率=产物的质量/海藻的质量*100%；
2、纯度计算，用标准岩藻多糖配置不同浓度的溶液，用紫外分光光度仪测试各个溶液在490nm处的吸收值，得到标准曲线；
将实施例1至5以及对比例1至7得到的产物配置成5g/L的溶液，测试吸收值，带入标准曲线，得到溶液中岩藻多糖的含量，产物的纯度=岩藻多糖含量/5*100%；
3、测试钠离子含量，用标准硫酸钠制备不同浓度的溶液，将各组分溶液在火焰原子分光光度计下，制作钠离子标准曲线；
将实施例1至5以及对比例1至7所得产物配置成5g/L的溶液，用火焰原子分光光度计测试吸收值，将数值代入标准曲线，可得测试溶液中钠离子含量；
产物钠离子含量=溶液中钠离子含量/5*100%
4、测试蛋白质含量（考马斯亮蓝法），称取标准蛋白质，配置不同浓度的溶液，加入5mL染料溶液（染料的组成包括：1g考马斯亮蓝，50mL 95%乙醇，100mL 85%浓磷酸，850mL水），测试595nm处的吸光值，制作标准曲线；
将实施例1至5以及对比例1至7所得产物配置成20g/L的溶液，取2mL加入5mL染料溶液，测试595nm处的吸光值，从标准曲线上，得出相应溶液的蛋白质含量；
蛋白质含量=溶液的蛋白质含量/20*100%。
表1 实施例1至5以及对比例1至7分离提纯所得岩藻多糖的性能指标
| 组别 | 产率（%） | 纯度（%） | 产物颜色 | 钠离子含量（%） | 蛋白质含量（%） |
| 对比例1 | 0.85 | 90.1 | 白 | 3.06 | 6.52 |
| 对比例2 | 0.71 | 97.3 | 浅黄 | 1.13 | 1.02 |
| 对比例3 | 0.75 | 92.3 | 浅黄 | 1.06 | 6.02 |
| 对比例4 | 0.72 | 97.9 | 白 | 0.98 | 0.99 |
| 对比例5 | 0.69 | 97.7 | 白 | 1.01 | 1.03 |
| 对比例6 | 1.10 | 96.2 | 白 | 2.23 | 0.95 |
| 对比例7 | 0.79 | 98.1 | 白 | 0.54 | 0.95 |
| 实施例1 | 1.08 | 99.3 | 白 | 0.47 | 未检出 |
| 实施例2 | 1.12 | 99.2 | 白 | 0.68 | 未检出 |
| 实施例3 | 1.09 | 99.5 | 白 | 0.49 | 未检出 |
| 实施例4 | 1.09 | 99.6 | 白 | 0.39 | 未检出 |
| 实施例5 | 1.08 | 99.4 | 白 | 0.51 | 未检出 |
结合实施例1至5以及对比例1至7分离提纯的工艺步骤以及参数对应所得岩藻多糖的性能指标分析，对比例1使用树脂柱提纯，产物中钠离子含量以及蛋白质含量高；对比例2反应温度低提取不彻底，同时，透析膜孔径小，岩藻多糖未全部通过透析膜进入负极一侧，导致产率低；对比例3中透析膜孔径大，产物中蛋白质含量高，产物纯度低；对比例4中电压低，岩藻多糖未能自主进入负极区域，导致产率低；对比例5电压过高岩藻多糖被氧化导致产率低；对比例6中电场-膜分离溶析装置中导电剂-水-乙醇体系中乙醇含量太少，无机盐难以有效析出，导致产物中钠离子含量高；对比例7电场-膜分离溶析装置中乙醇含量太多，析出钠盐的同时析出了部分岩藻糖，导致产物产率低。
从表1可知本发明可完全分离蛋白质，实施例1至5分离提纯的产物未检出蛋白质的存在；本发明实施例1至5中钠离子含量均小于1%，得到的产物纯度高于99%，岩藻多糖粗产物浓缩液加入乙醇后低温搅拌的温度越低，产物的产率越高，最高可达1.12%，明显优于现有工艺。
实施例2所得产物测试红外光谱如图2所示，在3489cm-1处，出现宽且强得吸收峰，此处为O-H伸缩振动峰，在2934 cm-1处得吸收峰为亚甲基的C-H键伸缩振动峰；在1679 cm-1处为糖醛酸结构中羧基引起得伸缩振动峰；1256 cm-1处得尖峰，是S=O伸缩振动峰，证明本产品中含有磺酸基团，1000 cm-1附近得峰，为C-O-C与C-O的伸缩振动峰，902 cm-1处糖类震动特有吸收峰。因此结合表1和图2可知，本发明分离提纯得到了高纯度低杂质的岩藻多糖。
Claims (10)
1.一种岩藻多糖分离提纯方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将含有岩藻多糖的原料粉碎，加热下超声，岩藻多糖溶解于水中，过滤，收集滤液；浓缩滤液去除水分；向浓缩液中加入乙醇，低温搅拌，岩藻多糖粗产物析出；
S2、向电场-膜分离溶析装置中注入有导电剂-水-乙醇混合体系，导电剂溶解提供自由移动的离子，电流下离子移动形成稳定的提纯环境；
S3、将岩藻多糖粗产物置于电场-膜分离溶析装置正极一侧溶解；
S4、开启电源，正负极之间施加电压3小时至6小时，电压强度为0.15V至0.45V；
溶解于导电剂-水-乙醇混合体系的岩藻多糖受到电场驱动穿过透析膜向负极靠近聚集，负极一侧聚集的岩藻多糖脱落的硫酸根与碱的金属阳离子在分散体系中接触形成无机盐析出；
岩藻多糖粗产物中的蛋白质受到透析膜的阻隔在正极一侧聚集；
S5、收集负极一侧的溶液及沉淀，过滤，去除无机盐沉淀；
S6、向S5所得过滤液中加入乙醇，析出岩藻多糖，过滤，干燥，得到提纯的岩藻多糖。
2.根据权利要求1所述的分离提纯方法，其特征在于：
S1中含有岩藻多糖的原料包括海带以及海藻中的一种或者两种；
岩藻多糖粗产物的制备工艺如下：
原料破碎，加入原料8倍至13倍体积的水，加热至50℃至80℃，微波30 min 至60min，过滤溶解有岩藻多糖的溶液。
3.根据权利要求1所述的分离提纯方法，其特征在于：S1中经过微波、过滤后的滤液加入吸附色素的活性炭，搅拌30min至60min，过滤，得滤液；活性炭的质量为含有岩藻多糖原料质量的0.1%至1.0%。
4.根据权利要求1所述的分离提纯方法，其特征在于：S1向浓缩液中加入浓缩液体积5至8倍的乙醇，0℃至5℃搅拌，岩藻多糖粗产物析出。
5.根据权利要求1所述的分离提纯方法，其特征在于：S2中透析膜孔径在18nm至32nm。
6.根据权利要求1所述的分离提纯方法，其特征在于：导电剂-水-乙醇混合体系中导电剂为碱性物质，水的用量按照体积份数100份计，乙醇体积份数为19.3份至26.7份。
7.根据权利要求1所述的分离提纯方法，其特征在于：S4中岩藻多糖粗产物-导电剂-水-乙醇分散体系的pH值为3至4。
8.根据权利要求1所述的分离提纯方法，其特征在于：S1所得岩藻多糖粗产物溶解在水-乙醇混合体系中的浓度为22 g/L至48 g/L。
9.一种电场-膜分离溶析装置，应用于权利要求1至8任一项所述的分离提纯方法，其特征在于：
包括用于容纳岩藻多糖粗产物和导电剂-水-乙醇混合体系的提纯池，所述提纯池中间设有将提纯池一分为二形成过滤的透析膜，其中透析膜的一侧设置有正极，透析膜的另一侧设置有负极。
10.根据权利要求9所述的电场-膜分离溶析装置，其特征在于：
所述正极为铂电极，所述负极为石墨电极。
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| CN103665177A (zh) * | 2013-11-15 | 2014-03-26 | 南昌大学 | 一种采用高压脉冲电场提取马齿苋多糖的方法 |
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| CN109734820A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-05-10 | 浙江工业大学 | 一种小分子岩藻多糖的制备方法 |
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