CN117024622A - 一种低分子量岩藻多糖的制备工艺及制得的岩藻低聚糖 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种低分子量岩藻多糖的制备工艺及制得的岩藻低聚糖，属于岩藻低聚糖制备技术领域。一种低分子量岩藻多糖的制备工艺，包括以下步骤：取适量褐藻，加入弱酸溶液，并调节pH为1‑3，然后置于80‑100℃水浴中提取2‑4h，过滤，取滤渣重复提取1‑2次，合并各次滤液；向滤液中加入10‑40％钙盐或30‑40％乙醇，均匀混合后进行过滤，得到岩藻低聚糖提取液；采用1‑10kDa超滤膜对岩藻低聚糖提取液进行过滤，收集滤液，干燥后即得岩藻低聚糖。该制备工艺能够从源头控制岩藻多糖的分子量范围，最大限度保证岩藻多糖的主体结构完整，充分发挥岩藻低聚糖的药理学活性，同时工艺简单、成本低，适用于工业化大生产过程中。
Description
技术领域
本申请涉及一种低分子量岩藻多糖的制备工艺及制得的岩藻低聚糖，属于岩藻低聚糖制备技术领域。
背景技术
岩藻多糖是一种水溶性杂多糖，目前主要从褐藻及一些海洋无脊椎动物中提取得到。岩藻多糖主要含有L-岩藻糖和硫酸基团，除此之外，还含有半乳糖、甘露糖、葡萄糖、木糖、鼠李糖等单糖，化学成分复杂。岩藻多糖分子量从几万到几十万不等，大分子量的岩藻多糖虽然具有生物学活性，但是分子量大、分子体积大、水溶性差、不易吸收，在动物实验中易产生抗原性和明显毒副作用等性质，因此限制了岩藻多糖生物活性的发挥。低分子量的岩藻多糖是一类分子量范围从几千到几万不等的、分子中含有硫酸基团的岩藻低聚糖，具有溶解性好、粘度低、易吸收、抗原性和毒副作用极小甚至可忽略等特点，表现出更好的生物活性，具有多种生理功效，如修复机体组织、抑制重金属吸收、抗氧化、抗肿瘤、抗凝血、抗血栓、抗病毒等功效，被广泛地应用于医药领域和现代食品工业，具有重大科研价值和巨大的应用前景。
目前，制备岩藻低聚糖的传统工艺是：将褐藻经过提取纯化得到岩藻多糖，将得到岩藻多糖进一步降解得到岩藻低聚糖。常用的多糖降解方法包括物理降解法、化学降解法和酶降解法。物理降解法能保持其天然活性，但是效率低，不能生产放大；化学法不易控制，降解得到岩藻低聚糖结构破坏程度大，特别是功能基团硫酸基团损失严重，产物纯化难度大；酶解法容易控制，但成本高，技术不成熟，酶学性质不稳定，应用于工业化生产难度大，且目前无可商用酶制剂。岩藻多糖属于天然产物，提取过程中应尽可能保证其生物活性，但是经过传统的提取和后期降解工艺，很难保证岩藻多糖的主体结构完整、分子量均一和活性优势，而且工艺复杂，成本高，限制其在健康领域应用。因此，选择和设计适当的方法对于开发分子量范围可控的岩藻低聚糖具有重要意义。
发明内容
为了解决上述问题，提供了一种低分子量岩藻多糖的制备工艺及制得的岩藻低聚糖，此工艺能够从源头控制岩藻多糖的分子量范围，而不是先提取岩藻多糖再化学降解岩藻多糖，可以最大限度保证岩藻多糖的主体结构完整，充分发挥岩藻低聚糖的药理学活性，同时工艺简单、成本低，适用于工业化大生产过程中。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种低分子量岩藻多糖的制备工艺，包括以下步骤：
(1)取适量褐藻，加入弱酸溶液，并调节pH为1-3，然后置于80-100℃水浴中提取2-4h，过滤，取滤渣重复提取1-2次，合并各次滤液；
(2)向滤液中加入10-40％钙盐或30-40％乙醇，均匀混合后进行过滤，得到岩藻低聚糖提取液；
(3)采用1-10kDa超滤膜对岩藻低聚糖提取液进行过滤，收集滤液，干燥后即得岩藻低聚糖。
步骤(1)中，采用弱酸溶液进行提取，一方面利于岩藻低聚糖溶出，不会使分子链严重降解；另一方面，不会破坏细胞壁多糖海藻酸结构，使海藻酸在提取过程中，遇酸沉淀留在藻渣中，不会混入到岩藻低聚糖提取液中，方便后续的纯化工艺。
可选地，步骤(1)中，所述褐藻的含水量为8％以内，还包括对所述褐藻进行前处理的步骤：
配制弱酸溶液，加入到褐藻中，料液比为1g：4-6mL，并置于40-60℃水浴中浸泡2-4h，然后去除浸泡液，加水洗涤1-2遍即可。
可以理解的，岩藻多糖位于褐藻细胞壁及细胞间质，采用弱酸先浸泡藻体，使细胞间的结构性的大分子岩藻多糖从源头先降解成岩藻低聚糖，在提取过程中，更容易从藻体中溶出。
可选地，所述弱酸溶液选自柠檬酸、醋酸、碳酸和乳酸中的至少一种。
可选地，所述弱酸溶液为柠檬酸，所述柠檬酸的质量百分数为1-5％。
可选地，步骤(2)中，所述钙盐选自氯化钙、硫酸钙和磷酸钙中的至少一种。
可选地，所述钙盐为氯化钙，所述氯化钙的质量百分数为30-40％。
可选地，步骤(1)中，料液比为1g：8-12mL。
可选地，所述褐藻为泡叶藻或裙带。
根据本申请的另一个方面，提供了一种岩藻低聚糖，由上述任一所述的低分子量岩藻多糖的制备工艺获得。
可选地，所述岩藻低聚糖的分子量具有80-100kDa、40-60kDa、10-30kDa和＜10kDa四种范围。
本申请中，所涉及的百分数均为质量百分数。
本申请的有益效果包括但不限于：
本申请的低分子量岩藻多糖的制备工艺，使用弱酸浸泡藻体，一方面，可以使细胞间岩藻多糖降解为低聚糖，提取时更易于溶出；另一方面，浸泡藻体可以有效降低藻体重金属含量，更利于提纯低重金属污染的岩藻低聚糖。通过酸泡和酸提两个步骤协同处理藻体，可以获得更低分子量的岩藻低聚糖；此外，该制备工艺改变了传统先提取后降解的工艺流程，通过酸泡、酸提等手段，获得了分子量范围可控的岩藻低聚糖，实现了从源头控制岩藻多糖的分子量范围，最大限度保留岩藻低聚糖及功能基团硫酸基团的结构完整性，以保证其生物活性充分展现；并且该制备工艺简单，安全可靠，稳定性高，成本低，易于控制和放大，适用于工业化大生产过程中，解决大批量生产的难题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例1中低分子量岩藻多糖的制备工艺流程图。
图2为本申请实施例2中低分子量岩藻多糖的制备工艺流程图。
图3为本申请实施例3中低分子量岩藻多糖的制备工艺流程图。
图4为本申请实施例4中低分子量岩藻多糖的制备工艺流程图。
图5为本申请实施例1中分子量检测图谱。
图6为本申请实施例2中分子量检测图谱。
图7为本申请实施例3中分子量检测图谱。
图8为本申请实施例4中分子量检测图谱。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用原料或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种低分子量岩藻多糖的制备工艺，参考图1，包括以下步骤：
(1)取干泡叶藻100g，加入4％柠檬酸溶液1000mL，并调节pH为3，然后置于100℃水浴中提取2h，过滤，取滤渣重复提取1次，合并各次滤液；
(2)向滤液中加入30％氯化钙，连续搅拌2小时后进行过滤，去除海藻酸盐，得到岩藻低聚糖提取液；
(3)采用10kDa超滤膜对岩藻低聚糖提取液进行过滤，去除盐分和小分子杂质，收集滤液，冷冻干燥后即得岩藻低聚糖1#；
经检测，岩藻低聚糖1#的分子量为80-100kDa，详见图5。
实施例2
一种低分子量岩藻多糖的制备工艺，参考图2，包括以下步骤：
(1)配制1％柠檬酸溶液500mL，加入到100g泡叶藻(含水量为6.5％)中，并置于50℃水浴中浸泡4h，然后去除浸泡液，再补充等量的纯水洗涤1遍即可；随后取浸泡过的藻体，加入1000mL2％柠檬酸溶液，并调节pH为3，然后置于80℃水浴中提取2h，过滤，取滤渣重复提取2次，合并各次滤液；
(2)向滤液中加入40％氯化钙，连续搅拌2小时后进行过滤，去除海藻酸盐，得到岩藻低聚糖提取液；
(3)采用10kDa超滤膜对岩藻低聚糖提取液进行过滤，去除盐分和小分子杂质，收集滤液，冷冻干燥后即得岩藻低聚糖2#；
经检测，岩藻低聚糖2#的分子量为40-60kDa，详见图6。
实施例3
一种低分子量岩藻多糖的制备工艺，参考图3，包括以下步骤：
(1)取干裙带100g，加入2％柠檬酸溶液1000mL，并调节pH为2，然后置于100℃水浴中提取2h，过滤，取滤渣重复提取2次，合并各次滤液；
(2)向滤液中加入40％乙醇，沉淀过夜后进行过滤，去除海藻酸盐，得到岩藻低聚糖提取液；
(3)采用5kDa超滤膜对岩藻低聚糖提取液进行过滤，去除盐分和小分子杂质，收集滤液，冷冻干燥后即得岩藻低聚糖3#；
经检测，岩藻低聚糖3#的分子量为10-30kDa，详见图7。
实施例4
一种低分子量岩藻多糖的制备工艺，参考图4，包括以下步骤：
(1)配制1％柠檬酸溶液500mL，加入到100g裙带(含水量为7.2％)中，并置于50℃水浴中浸泡2h，然后去除浸泡液，再补充等量的纯水洗涤1遍即可；随后取浸泡过的藻体，加入1000mL1％柠檬酸溶液，并调节pH为3，然后置于100℃水浴中提取2h，过滤，取滤渣重复提取2次，合并各次滤液；
(2)向滤液中加入40％乙醇，沉淀过夜后进行过滤，去除海藻酸盐，得到岩藻低聚糖提取液；
(3)采用5kDa超滤膜对岩藻低聚糖提取液进行过滤，去除盐分和小分子杂质，收集滤液，冷冻干燥后即得岩藻低聚糖4#；
经检测，岩藻低聚糖4#的分子量小于10kDa，详见图8。
其中，上述图5-8中分子量检测所用的标准曲线计算公式为lgMw＝-0.2799T+11.241(R2＝0.9967)，其中lgMw为重均分子量的对数，T为出峰时间。
对比例1
一种低分子量岩藻多糖的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取泡叶藻(含水量为6.5％)100g，加入2％柠檬酸溶液1000mL，并调节pH为3，然后置于80℃水浴中提取2h，过滤，取滤渣重复提取2次，合并各次滤液；
(2)向滤液中加入40％氯化钙，连续搅拌2小时后进行过滤，去除海藻酸盐，得到岩藻低聚糖提取液；
(3)采用10kDa超滤膜对岩藻低聚糖提取液进行过滤，去除盐分和小分子杂质，收集滤液，冷冻干燥后即得岩藻低聚糖D1#；
经检测，岩藻低聚糖D1#的分子量为80-100kDa，比进行了酸泡工艺(实施例2)制备的岩藻低聚糖分子量高。
对比例2
制备一种低分子量海带岩藻多糖，步骤包括细胞壁破碎：海带粉末→乙醇浸泡脱脂→水提→活性多肽蒸汽爆破，得细胞破碎液；然后醇沉粗多糖→加氯化钙处理→乙醇和丙酮沉淀，得岩藻多糖；经DEAE-纤维素柱分离→3000-4500Da透析。经过柱分离得到低分子量海带岩藻多糖，分子量未注明。此法步骤繁琐，采用有机溶剂沉淀进行分离，凝胶色谱柱纯化，成本较高，无法用于车间生产，污染环境。
注：中国发明专利文献，申请号：201710698839.0，发明名称：一种低分子量海带岩藻多糖。
对比例3
采用酸和酶水解大分子量岩藻聚糖得低分子量岩藻聚糖，具体步骤如下：用0.1mol/L盐酸溶液水解干海带→浓缩水解液→乙醇沉淀→冷冻干燥，得岩藻聚糖粗品。采用0.2mol/L盐酸或者果胶酶降解粗品，透析后得岩藻低聚糖分子量3kDa。此方法采用强酸降解聚糖得低聚糖，反应剧烈，过程不可控，得到低聚糖分子量比较低；而使用的果胶酶不是岩藻聚糖专一降解酶，效率不高。
注：吴永沛,刘明,刘翼翔,等.制备低分子量岩藻聚糖的研究,食品工业科技,2007,28:9.
对比例4
采用高温高压处理海带和复合液降解制备岩藻低聚糖海带提取物，具体步骤如下：新鲜海带→晒干粉碎→加水，120-140℃和0.1-0.3Mpa高温高压处理→加入氯化钙搅拌→过氧化氢+维生素C+甘氨酸复合液降解，得到岩藻低聚糖海带提取物，分子量1-5kDa的组分占比80-85％。此方法采用高温高压处理，对聚糖糖链破坏较严重，过程不易控制，能耗很高，所得低聚糖分子量较低。
注：中国发明专利文献，申请号：202211072203.2，发明名称：一种高含量岩藻低聚糖海带提取物的制备方法。
对比例5
直接采用超声波辅助过氧化氢降解岩藻聚糖，流程如下：岩藻聚糖溶于水→30％过氧化氢搅拌→超声辅助降解→冷却→过50kDa的超滤膜，得到>50kDa和<50kDa两种区间低聚岩藻聚糖，得率30％，效率降低，且不适用于工业生产。
注：凌绍梅,吴永沛,刘翼翔,等.低分子量岩藻聚糖制备工艺及其抗菌活性的研究,食品科技,2014,39:7.
对比例6
采用超声波-微波联合降解，分解海参岩藻聚糖制备低分子量海参岩藻聚糖，流程如下：直接将海参岩藻聚糖溶于水→超声处理→微波处理→二次超声处理→透析→冻干，使原分子量1614.1kDa的聚糖降解到252.6kDa，制备过程简单，无污染，但是不适合工业放大。
注：中国发明专利文献，申请号：201710230365.7，发明名称：一种低分子量高硫酸化的海参岩藻聚糖硫酸酯制备方法。
以上所述，仅为本申请的实施例而已，本申请的保护范围并不受这些具体实施例的限制，而是由本申请的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低分子量岩藻多糖的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取适量褐藻，加入弱酸溶液，并调节pH为1-3，然后置于80-100℃水浴中提取2-4h，过滤，取滤渣重复提取1-2次，合并各次滤液；
(2)向滤液中加入10-40％钙盐或30-40％乙醇，均匀混合后进行过滤，得到岩藻低聚糖提取液；
(3)采用1-10kDa超滤膜对岩藻低聚糖提取液进行过滤，收集滤液，干燥后即得岩藻低聚糖。
2.根据权利要求1所述的低分子量岩藻多糖的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述褐藻的含水量为8％以内，还包括对所述褐藻进行前处理的步骤：
配制弱酸溶液，加入到褐藻中，料液比为1g：4-6mL，并置于40-60℃水浴中浸泡2-4h，然后去除浸泡液，加水洗涤1-2遍即可。
3.根据权利要求2所述的低分子量岩藻多糖的制备工艺，其特征在于，所述弱酸溶液选自柠檬酸、醋酸、碳酸和乳酸中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的低分子量岩藻多糖的制备工艺，其特征在于，所述弱酸溶液为柠檬酸，所述柠檬酸的质量百分数为1-5％。
5.根据权利要求1所述的低分子量岩藻多糖的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述钙盐选自氯化钙、硫酸钙和磷酸钙中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的低分子量岩藻多糖的制备工艺，其特征在于，所述钙盐为氯化钙，所述氯化钙的质量百分数为30-40％。
7.根据权利要求1所述的低分子量岩藻多糖的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中，料液比为1g：8-12mL。
8.根据权利要求1所述的低分子量岩藻多糖的制备工艺，其特征在于，所述褐藻为泡叶藻或裙带。
9.一种岩藻低聚糖，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的低分子量岩藻多糖的制备工艺获得。
10.根据权利要求9所述的岩藻低聚糖，其特征在于，所述岩藻低聚糖的分子量具有80-100kDa、40-60kDa、10-30kDa和＜10kDa四种范围。
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