CS240316B1 - Sposob přípravy kyslého arabinogalaktánu - Google Patents

Description

240316

Vynález sa týká spůsobu přípravy kySléhoarabinogalaktánu.

Arabinogalaktán je vysokovétvéný"neutrál-'ný pólysacharid vyskytujúci sa ako prírodnáguma v neobvykle vysokoni množstve 10 až35 % vo všetkých druhoch smrekovca (rodLarix). Je zložený z L-arabinózy a D-galak-tózy v hmotnostnom pomere 1 : 6 až 10, vzávislosti od druhu smrekovca, a pozostávaz lineárneho refazca j3(l-*3] viazaných jed-notiek D-galaktózy, ha ktorý sú vazbou1-6 připojené jedno až dvojčlánkové bočnévetvenia zložené z 1-6 viazaných D-galak-tónových, připadne 1-3 viazaných L-arabi-nózových jednotiek [A. E. Clarke, L. R. An-derson, B. A. Stone: Phytochem. 18, 521(1979)]. Arabinogalaktán je 1'ahko extraho-vatefný z dřeva smrekovca studenou, při-padne horúcou vodou ako vysokomolekulár-ny polymér o priemernej molekulovej hmot-nosti 17 000 až 100 000 v závislosti od druhusmrekovca, jeho veku a spůsobu izolácie po-lysacharidu [M. F. Adams, B. V. Ettling: In-dustrial Gums, R. L. Whistler (Ed.), Acad,Press., New York-London (1973)]. Struktúraarabinolaktánu je základným faktorom pod-mieňujúcim Teologické vlastnosti polyméru,ktorý napriek vysokej molekulovej hmotnos-ti je rozpustný vo vodě- vylvárajde nizkovie—kózne roztoky. ModifiRácia arabinogalaktánupri zachovaní molekulovej hmotnosti zname-ná zlepšeme jeho povodných vlastností. Po- .stupy oxidácie arabinogalaktánu chlórom(US pat. č. 1 861 229], připadne kyselinoudusičnou [US pat. č. 1 816 137] vedú k vzni-ku roznych nízkomolekulárnych produktov.Oxidácia neutrálnych polysacharidov inýmioxidačnými činidlami, například kysličníkomdusičitým [W. B. Arcliwal, Shanker Gouri: J. Appl. Polym. Sci. 16, 1971 (1972)] posky-tuje deriváty, ktoré v dósledku nešpecific-kej oxidácie všetkých hydroxylových skupin,obsahujú okrem karboxylových aj keto sku-piny. Znamená to, že dochádza buď k roz-kladu povodjného polyméru, alebo k vznikuzmesných derivátov.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že saneutrálny arabinogalaktán zo smrekovcaselektívne oxiduje enzýmom galaktózo oxi-dázou EC 1.1.3.9 pri hmotnostnom pomerearabinogalaktájn : enzýmový protein 50 až100 : 1 za přítomnosti enzýmu katalázy v0,015 až 0,025 mol. I-1 fosfátovom tlmivomroztoku o pH 6,9 až 7,1 pri 20 až 30 °C podobu 36 až 60 hodin. Po uvedenej době saďalej oxiduje 0,18 až 0,22 mol. I-1 vodnýmroztokom jódňanu pri hmotnostnom pomerearabinogalaktán-jódňan 1 : 3,0 až 3,7 po do-bu 1,5 až 2 hodin. Potom sa enzým odstrániextrakciou vodným roztokom fenolu, vodnáfáza sa oddělí centrifugáciou a dialyzujeoproti vodě po dobu 48 hodin. Dialyzovanýroztok sa skoncentruje á vyzráža do etanolu.Vyzrážaný pólysacharid sa izoluje a po pre-mytí etanolom vysuší. Výhodou navrhovaného postupu oxidácieje skutočnost, že umožňuje pripraviť vyso- komolekulárny arabinogalaktán s obsahom 24 % hmotnostných (na hmotnost povodné-Ho polysacharidu) D-galakturónovej kyseli-ny, oxidovat výlučné jednotky D-galaktózy,-a to v presne určených polohách strukturypolysacharidu, t. j. primárné alkoholickéskupiny na šiestom uhlíku koncových D-ga-laktózových jednotiek v hlavnom reťazci abočných vetveniach polysacharidu, použit’taktjo získaný derivát arabinogalaktánu akomedzistupeň pre jeho ďalšie modifikácie,a že je energeticky nenáročný a nevyžadujezariadenia odolné voči chemickým činidlám.V dósledku štrukturálnej a chemickej po-dobnosti sa může uvedený postup oxidácieaplikovat ,na arabinogalaktány všetkýchdruhov smrekovca. Ďalšia výhoda je, že po-užitý enzýmovo-chemický postup je velmišetrný, nedegradatívny a umožňuje získatkyslý derivát arabinogalaktánu pri zachovaníjeho póvodnej molekulovej hmotnosti a vy-užitím špecificity posobenia enzýmu galak-tózo oxidázy modifikovaný pólysacharid ob-sahuje len karboxylové skupiny, t. j. jed-notky kyseliny D-galakturónovej. Docieli satým, že sa nestrácajú vlastnosti póvodnéhoarabinogalaktánu ako v případe iných oxi-dačných postupov. Oxidácia arabinogalaktá-nu, t . j.zavedejnie ionizovatelných karboxy-lových skupin do neutrálneho vysokomole-kulárneho polysacharidu umožňuje výrazné ..zlepšit jeho povodně vlastnosti akými sú roz-' pustnosť vo -vodě, nízká viskozita roztokovpri vysokej koncentrácii látky a ,najma sta- bilita jeho roztokov. Příklad 1 10 g vodorozpustného arabinogalaktánu(izolovaného zo smrekovce) o optickej otá-čavosti [tó]D20 —10,3° (c=l, voda), o prie-mernej· ;molekulovej. hmotnosti 39 000 /lo-ženého z D -galaktózy a L-arabinózy v po-mere 10 : 1 a obsahujúceho 33,6 % hmot-nostných oxidovateljných D-galaktopyranó-zdvýčli jednotiek, sa rozpustí v 500 ml 0,02mol. I'-1 fosfátového tlmivého roztoku při-praveného z 0,02 mol. I-1 dihydrogénfosfo-rečnanu dvojsodného a monohydrátu dihyd-rofosforečnanu sodného [G. Gomori: Meth.Enzymol. 1, .143 (1955)] o pH 7,0 pri pome-re substrát : enzýmový protein 100 : 1 a oxi-duje působením 41,68 ^kat enzýmu galaktózooxidázy (D-galactose : oxigen oxidoreduc-tase, EC 1.1.3.9) o špecifickej aktivitě 0,42kat/kg proteinu za přítomnosti 300 ,ukat ka-talázy (Reanal, Budapest) pri teplote 20 až 25 °C v prostředí toluénu po dobu 60 hodin.Po ukončení ejnzýmovej reakcie sa přidá 28,5 g jódu a 36,0 g uhličitanu vápenatéhov 600 ml vody a roztok sa mieša 2 hodiny.Po uvedenej době sa enzým odstráni extrak-ciou vodným roztokom fenolu (90 % hmot-nostných) za miešania po dobu 1 hodiny,vodná fáza sa oddělí centrifugáciou a dialy-zuje oproti vodě po dobu 48 hodin. Oxidová-

Claims (3)

1. 240316 váný. arabinogalaktán 9,2 g {92 % hmct-nostných ná hmotnost povodného polysa-charidu) o optickéj otáčavosti [a]D20 —1,5°(c = l, voda) s obsahom urónových kyselin24 % hmotnostných sa získá skoncentrova-ním vodného roztoku, vyzrážaním do trojná-sobného objemu etanolu a vysušením získa-nej zraženiny. Příklad 2 Postupuje sa ako v příklade 1 s tým roz-ďélom, že sa polysacharid oxiduje enzýmomgalaktózo oxidázou pri hmotnostnom pomerearabinogalaktán ; enzymový protein 50 : 1za přítomnosti 600 ^kat katalázy. Výťažokproduktu je 91 % hmotnostných (na hmot-nost povodného polysacharidu] o optlckejotáčavosti [ajn20 —1,3° (c = l, voda) s obsa-hom urónových kyselin 24 % hmotnostných.Obsah urónových kyselin pri použití dvoj-násobného' množstva enzymu zostal nezmě-něný. P r í k 1 a d 3 Postupuje sa ako v příklade 1 s tým. roz-dielom, že sa teplota enzýmovej reakciezvýši na 30 °C. Produkt o výtažku 91,5 °/ohmotnostných (na hmotnost póvodného po-lysacharidu) o optickéj otáčavosti [a]D2l)—1,3° (c = l, voda) s rovnakým obsahom S urónových kyselin ako v příklade 1 sa získáza dobu 36 hodin. P r í k 1 a d 4 Postupuje sa ako v přiklade 1 s tým roz-aielorn, že sa pH 0,015 až 0,025 mol. k1fosfátového tlmivého .roztoku změní na 6,9,připadne na 7,1. Doba enzýmovej reakcieani stupeň oxidácie sa nemení, nakoíko u-vedené hodnoty sú v oblasti optimálnychhodnot enzymu galaktózo oxidázy. P r í k i a d 5 Postupuje sa ako v příklade 1 s tým roz-dielom, že sa doba chemlckej reakcie (po-sobenie jódňanu) predlží na 20 hodin. Získása polysacliarid s obsahom urónových kyse-lin 29,6 % hmotnostných a so zníženou prie-mernou molekulovou hmotnosťou 25 200.Zvýšenie obsahu urónových kyselin o 5,6 °/ohmotnostných je důsledok degradácie poly-sacharidu alkalickým prostředím nakoíkodochádza k oxidácii degradáciou vzniknu-tých nových aldehydických skupin. Vynález može nájsť široké použitie vofarmaceutickom a kozmetíckom priemysleako antikoagulant, připadne ako pomocnýprostriedok v papierenskom a textilnom prie-mysle. V R E D Μ E T

   1. Sposob přípravy kyslého arabinogalak-tán u, vyznačujúci sa tým, že sa neutrálnyarabinogalaktán zo smrekovca selektívneoxiduje enzýmom galaktózo oxidázou EG 1.1.3 9 při hmotnostnom pomere polysacha-rid : enzymový protein 50 až 100 : 1 za pří-tomnosti katalázy v 0,015 až 0,025 ml. I-1fosfátovom timivom roztoku o pH 6,9 až 7,1pri teplete 20 až 30 °G po dobu 36 až 60 ho-din a potom sa ďalej oxiduje 0,18 až 0,22mol. I"1 vodným roztokům jódňanu alkalic-kého kovu pri hmotnostnom pomere arabino-galaktán : jódňan 1 : 3,0 až 3,7 po dobu 1,5 VYNALEZU až 2,5 hodin, potom sa enzým odstráni ex-trakciou, oddělí sa vodná fáza a následné saizoluje polysacharid.
2. 2. Sposob podía bodu 1, vyznačujúci satým, žé sa enzým odstraňuje extrakciou vod-ným roztokom fenolu.
3. 3. Sposob podlá bodov 1 a 2, vyznačujúci satým, že sa polysacharid izoluje z vodnej fázycentrifugáciou a dialyzuje sa oproti vodě podobu 40 až 48 hodin, dialyzovaný· roztok saskoncentruje -a vyzráža do etanolu, vyzrážanýpolysacharid sa izoluje centrifugáciou a popremytí etanolom vysuší.