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ATP、膜分离技术、聚酰胺树脂分离纯化芦荟多糖

邢健敏  
【摘要】: 针对现有芦荟多糖生产工艺存在能耗高、有机溶剂污染严重、多糖生物活性低等缺点,建立了一条新的芦荟多糖生产工艺路线和分离纯化方法,并分析了纯化所得芦荟多糖单糖组成成分。 首先,利用溶液聚合法制备了丙烯腈、丙烯酰胺和苯乙烯三元共聚物,红外光谱分析表明丙烯腈、丙烯酰胺、苯乙烯三种单体发生了三元共聚;通过TG,DSC热分析手段确定了共聚物中氰基与酰胺基的环化机理为离子环化机理,苯乙烯单体的加入减少了环化反应的发生,使得失重率增加,同时保留了更多的酰胺功能基团,TG热分解温度也说明共聚物材料具有很好的热稳定性,适合制备超滤膜分离材料。 其次,采用相转移法制备了丙烯腈/丙烯酰胺/苯乙烯三元共聚物超滤膜,采用SEM等手段对膜的结构和性能进行了表征。膜表面和断面结构SEM观察结果表明制备所得膜为不对称有机高分子膜,具有典型超滤膜结构特征;考查了膜渗透通量、截留分子量、蛋白质吸附量、含水率、空隙率、耐酸性等膜性能参数,结果显示膜具有蛋白质吸附量少(0.0210 mg/cm~2),含水率(74.37%)和孔隙率高(68.24%)的特点;膜渗透通量为26.33mL/(cm~2·h),截留分子量为68000,且具有强耐酸性,具有膜渗透通量大、截留率高等特点,具有广阔应用前景。 第三,采用自制超滤膜和超滤装置对芦荟多糖水溶液进行超滤实验,实现了芦荟多糖的分级纯化。渗透过程中膜透过液中芦荟多糖随着超滤时间增加而减少,并且开始阶段下降速率很快,这说明在膜截留分子量之外即分子量小于68000的芦荟多糖透过了膜,使得在浓缩液中分子量小于68000的芦荟多糖的含量越来越少,从而实现了芦荟多糖的分级纯化,超滤实验工作压力为0.1MPa-0.2MPa,溶液pH为3-4,基本确定了芦荟多糖膜分离纯化工艺。 第四,采用双水相技术提取分离芦荟多糖,研究了(NH_4)_2SO_4对不同分子量PEG的分相能力,考查发现(NH_4)_2SO_4对PEG6000、PEG10000均具有良好的分相能力,综合考虑后选定PEG6000/(NH_4)_2SO_4体系作为分离纯化体系;并在此体系下考查了pH值、NaCl和铜盐含量对芦荟多糖和蛋白质回收率的影响,结果表明:pH值对蛋白质回收率影响不大,当pH值为1时,芦荟多糖的回收率达到最大;NaCl和铜盐添加剂的加入改变了体系中蛋白质回收率的分配情况,对蛋白质回收率的影响很大,当加入NaCl量为10.5g或铜盐量(A物质)为80mg时,能够实现多糖和蛋白质的分离纯化,NaCl的加入加速了两相分离的速度,从而为芦荟多糖中蛋白质的去除提供了一条新的途径;所得多糖进行紫外和红外分析发现,红外光谱图具有典型芦荟多糖特征吸收,并且多糖水溶液在190—600nm范围内扫描所得紫外可见光光谱图显示在400nm以后也有较强的吸收,而且在200—210nm之间有多糖特有的末端吸收,在280nm蛋白质特征吸收处没有吸收峰。 最后采用聚酰胺树脂柱,去离子水、0.2mol/LNaCl、5%NaOH为洗脱剂梯度洗脱,得到三种多糖;重点分析了水洗所得芦荟多糖。水洗脱所得芦荟多糖在氮气氛围下0-400℃范围内的TG曲线显示多糖只有一个失重区间,说明水洗脱芦荟多糖是一个分子量分布比较均匀的芦荟多糖,红外光谱分析表明水洗脱所得多糖可能为部分乙酰化的酸性多糖,5%NaOH溶液洗脱所得多糖可能为以甘露糖为主的酸性多糖;水洗脱和5%NaOH洗脱所得多糖用硫酸-苯酚法显色后在600-190nm范围内紫外扫描图表明,两种多糖具有相似的吸收峰,都具有两个较大的特征吸收,吸收波长相差不大,并且在490nm左右都存在芦荟多糖的最大吸收波长,确为芦荟多糖;气相色谱和气质联用分析结果显示:水洗脱所得多糖主要以甘露糖为主,含有少量的葡萄糖,不含木糖和半乳糖。


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