專利名稱：一種利用微波輻射制備海藻酸寡糖單體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)藥化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用微波輻射制備海藻酸寡糖單體的方法。
背景技術(shù)：
海藻酸為海洋褐藻的胞間多糖，是由3-0_(1，4)-甘露糖醛酸(1^1111111'011化acid, M)和a-L-(1，4)-古羅糖醒酸(Guluronic acid, G)組成的二元線型嵌段化合物，因具有的獨(dú)特化學(xué)結(jié)構(gòu)和良好的生物相容性，可作為食品添加劑、醫(yī)用材料、藥物緩控釋載體材料等而廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和化工等領(lǐng)域。海藻酸分子中主要存在如下三種結(jié)構(gòu)片段β -D-(I, 4)-連接的聚甘露糖醒酸(Polymannuronate, PM)片段，a -L-(I, 4)-連接的聚古羅糖醒酸(polyguluronate, PG)片段，G與M交替共聚的PMG片段。海藻酸經(jīng)不同方法降解和pH分級后，可以分別得到聚甘露糖醛酸和聚古羅糖醛酸兩種海藻糖醛酸片段。不同聚合度的甘露糖醛酸及古羅糖醛酸寡糖具有抗氧化、促生長、免疫調(diào)節(jié)和抗老年癡呆等多種生物學(xué)活性，在食品和醫(yī)藥領(lǐng)域具有更為廣闊的應(yīng)用前景。目前，海藻糖醛酸寡糖的制備方法主要有化學(xué)制備法和生物降解法?；瘜W(xué)方法主要有氧化降解、自由基降解和酸降解等。該類方法的缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生副產(chǎn)物、寡糖產(chǎn)率低、后處理復(fù)雜。其中，氧化降解法制備的海藻糖醛酸寡糖分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，其還原端I位為羧基。值得注意的是，聚古羅糖醛酸在酸性條件下的溶解度低，采用酸降解方法，僅可對部分溶解的聚古羅糖醛酸進(jìn) 行降解，古羅糖醛酸寡糖產(chǎn)量較低。生物酶法制備海藻酸寡糖是目前廣泛采用的方法，其反應(yīng)條件較為溫和，但所得寡糖分子結(jié)構(gòu)亦發(fā)生了變化，在寡糖的非還原端4、5位形成不飽和雙鍵。此外，該方法需要使用緩沖液，工序較為復(fù)雜，耗時久，降解產(chǎn)率較低。將微波輻射技術(shù)應(yīng)用于有機(jī)合成反應(yīng)，能夠提高反應(yīng)的選擇性和反應(yīng)速率，將該技術(shù)應(yīng)用于多糖的降解，能夠極大地縮短反應(yīng)時間，減少副產(chǎn)物的生成，通過控制反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間，能夠獲得不同分子量片段的寡糖。為此，專利號為ZL200510008708. 2，名稱為《多糖的微波降解方法》的一項(xiàng)中國發(fā)明專利提出了多糖的微波降解方法，其工藝為在多糖溶液中加入酸后，放入微波發(fā)生器中降解，然后用堿中和，再用透析法去除生成的小分子鹽類，凍干，得到低聚多糖。該方法雖然快速，但其在降解過程中加入了酸，需用堿中和，用透析法去除處理過程中所產(chǎn)生的鹽類，工藝過程較為繁瑣，制備周期長，不能得到寡糖的單體，并且還存在環(huán)境保護(hù)問題，故該工藝有待進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種操作簡便、降解快速、產(chǎn)率高、清潔環(huán)保且成本低廉的利用微波輻射制備海藻酸寡糖單體的方法，本發(fā)明是采用微波輻射降解和凝膠層析制備聚甘露糖醛酸和聚古羅糖醛酸寡糖單體的方法，它能彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)上的不足，而且有利于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)—種利用微波輻射制備海藻酸寡糖單體的方法，它包括以下步驟所述海藻酸為聚甘露糖醛酸或聚古羅糖醛酸，用水配制濃度為5g-200g/L的聚甘露糖醛酸溶液或聚古羅糖醛酸混懸液，所述聚古羅糖醛酸混懸液需調(diào)節(jié)PH為弱酸性使聚古羅糖醛酸分散均勻；將聚甘露糖醒酸溶液或聚古羅糖醒酸混懸液置于微波反應(yīng)器中，在微波功率400W-1600W下加熱降解5-30min，將產(chǎn)物冷卻、過濾得到寡糖混合物；再以O(shè). 05-0. 3mol/L的NH4HCO3溶液為流動相，采用凝膠柱層析對所述寡糖混合物進(jìn)行分離純化獲得不同聚合度的甘露糖醛酸寡糖單體或古羅糖醛酸寡糖單體。對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)所述聚甘露糖醛酸和聚古羅糖醛酸的重均分子量均為 5kD-15kD。對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)所述聚古羅糖醛酸混懸液需用堿溶液調(diào)節(jié)其pH為 5-6。對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)所述NH4HCO3溶液的流速為1. 5-2. 5mL/min。對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)所述甘露糖醛酸寡糖單體的聚合度為1-12，所述古羅糖醛酸寡糖單體的聚合度為1-12。對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)所述聚甘露糖醛酸溶液需超聲溶解l_3min，聚古羅糖醛酸混懸液需超聲溶解5-10min。對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)所述微波下的加熱溫度為80_150°C。對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)所述的凝膠柱層析分離純化的填料為Bio-GelP6、Bio-Gel P4 或 Superdex30。對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)所述堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀溶液或氨水溶液。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是(1)本發(fā)明除在降解過程中加少量稀堿溶液調(diào)節(jié)PH近中性外，未加入酸或緩沖鹽溶液，故不產(chǎn)生三廢污染，清潔環(huán)保，而且不引入無機(jī)鹽等雜質(zhì)，后處理簡單。(2)聚古羅糖醛酸在弱酸條件下的溶解度提高，獲得的古羅糖醛酸寡糖產(chǎn)量得以大大提高。(3)該方法獲得的寡糖為飽和的甘露糖醛酸寡糖或古羅糖醛酸寡糖，寡糖結(jié)構(gòu)未破壞，而且純度高，易于分離純化。(4)本發(fā)明通過控制反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間，可以獲得具有不同重均分子量的寡糖，采用凝膠滲透柱層析分離可分別獲得聚合度為1-12的古羅糖醛酸寡糖單體和聚合度1-9的甘露糖醛酸寡糖單體，有利于甘露糖醛酸寡糖和古羅糖醛酸寡糖單體的開發(fā)應(yīng)用。(5)本發(fā)明所述方法反應(yīng)快速，耗時短，產(chǎn)率聞。結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的具體實(shí)施方式
后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。


圖1為本發(fā)明的甘露糖醛酸寡糖的低壓柱色譜分離圖。圖2為本發(fā)明的甘露糖醛酸寡糖FACE分析圖。圖3為本發(fā)明的甘露糖醛酸三糖的紅外光譜4為本發(fā)明的甘露糖醛酸三糖的電噴霧離子化質(zhì)譜圖。
圖5為本發(fā)明的甘露糖醛酸三糖的核磁共振碳譜圖。圖6為本發(fā)明的古羅糖醛酸寡糖的低壓柱色譜分離圖。圖7為本發(fā)明的古羅糖醛酸寡糖FACE分析圖。圖8為本發(fā)明的古羅糖醛酸三糖的紅外光譜9為本發(fā)明的古羅糖醛酸三糖的電噴霧離子化質(zhì)譜圖。圖10為本發(fā)明的古羅糖醛酸三糖的核磁共振碳譜圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例1 :甘露糖醛酸寡糖單體的制備將聚甘露糖醛酸(Mw=6. 7kD)(本發(fā)明所述聚甘露糖醛酸的制備方法為調(diào)節(jié)低分子量褐藻酸溶液PH值為2. 85，上清液經(jīng)75%乙醇分級，所得沉淀即為聚甘露糖醛酸)用純水配置成濃度為100g/L的溶液或混懸液，超聲lmin，使其溶解充分。將溶液或混懸液加入到3個微波萃取罐中(每罐30mL)，在功率為·400W的條件下于140°C微波降解30min，產(chǎn)物冷卻后，雙層濾紙過濾，凍干，獲得甘露糖醛酸寡糖混合物，其產(chǎn)率為86. 9%。用HPGPC法測定其重均分子量為2254Da。將該寡糖混合物用Bio-Gel P6柱層析進(jìn)行分離純化(柱體積為2000mL)，以O(shè). 2mol/L的NH4HCO3為流動相，設(shè)定流速為1. 5mL/min,每管收集10mL，示差檢測器檢測，按峰合并收集樣品，加熱除去NH4HCO3后獲得不同聚合度為1-9的寡糖單體(如圖1所示)。所得寡糖單體經(jīng)FACE (熒光輔助糖電泳)進(jìn)行純度分析(如圖2所示)后，運(yùn)用IR、ES1-MS、NMR技術(shù)對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征(如圖3、4所示)。系列甘露糖醛酸寡糖單體結(jié)構(gòu)式
為
權(quán)利要求
1.一種利用微波輻射制備海藻酸寡糖單體的方法，其特征在于它包括以下步驟所述海藻酸為聚甘露糖醛酸或聚古羅糖醛酸，用水配制濃度為5g-200g/L的聚甘露糖醛酸溶液或聚古羅糖醛酸混懸液，所述聚古羅糖醛酸混懸液需調(diào)節(jié)PH為弱酸性使聚古羅糖醛酸分散均勻；將聚甘露糖醛酸溶液或聚古羅糖醛酸混懸液置于微波反應(yīng)器中，在微波功率 400W-1600W下加熱降解5-30min，將產(chǎn)物冷卻、過濾得到寡糖混合物；再以O(shè). 05-0. 3mol/L 的NH4HCO3溶液為流動相，采用凝膠柱層析對所述寡糖混合物進(jìn)行分離純化獲得不同聚合度的甘露糖醛酸寡糖單體或古羅糖醛酸寡糖單體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用微波輻射制備海藻酸寡糖單體的方法，其特征在于所述聚甘露糖醛酸和聚古羅糖醛酸的重均分子量均為5kD-15kD。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用微波輻射制備海藻酸寡糖單體的方法，其特征在于 所述聚古羅糖醛酸混懸液需用堿溶液調(diào)節(jié)其PH為5-6。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用微波輻射制備海藻酸寡糖單體的方法，其特征在于所述NH4HCO3溶液的流速為1. 5-2. 5mL/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用微波輻射制備海藻酸寡糖單體的方法，其特征在于所述甘露糖醛酸寡糖單體的聚合度為1-12，所述古羅糖醛酸寡糖單體的聚合度為1-12。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用微波輻射制備海藻酸寡糖單體的方法，其特征在于所述聚甘露糖醛酸溶液需超聲溶解l_3min，聚古羅糖醛酸混懸液需超聲溶解5-10min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用微波輻射制備海藻酸寡糖單體的方法，其特征在于所述微波下的加熱溫度為80-150°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用微波輻射制備海藻酸寡糖單體的方法，其特征在于所述的凝膠柱層析分離純化的填料為Bio-Gel P6、Bio-Gel P4或Superdex 30。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用微波輻射制備海藻酸寡糖單體的方法，其特征在于所述堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀溶液或氨水溶液。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用微波輻射制備海藻酸寡糖單體的方法，將褐藻膠中分級純化的聚甘露糖醛酸或聚古羅糖醛酸配置成不同濃度的溶液或懸濁液，在微波反應(yīng)系統(tǒng)中進(jìn)行微波輻射，降解5-30min。然后將降解產(chǎn)物冷卻，過濾，凍干后得寡糖混合物。寡糖混合物用凝膠柱層析法分離純化可獲得不同聚合度的寡糖單體。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是降解效率高，寡糖產(chǎn)率高，降解過程中未加入酸或緩沖鹽，副產(chǎn)物少，后處理簡便，產(chǎn)品易于分離純化，清潔環(huán)保，成本低廉，能根據(jù)不同目的和用途制備不同分子量分布的寡糖混合物和不同聚合度的寡糖單體，將其應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工等各個領(lǐng)域。
文檔編號C13K13/00GK103059163SQ20131002814
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者管華詩, 胡婷, 李春霞, 趙峽, 李全才, 劉紅兵 申請人:中國海洋大學(xué)