硫酸软骨素生产工艺的优化

本文由feversaga贡献
pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。
维普资讯
第 ３期　
陈红丽等 ： 硫酸软骨素生产工艺 的优化　
硫 酸 软 骨 素 生 产 工 艺 的 优 化　
陈红丽 ， 李 玉 ， 唐 亮 ， 雒廷亮　
４ ００ ） ５ ０ ２　
（ 郑州大学 化工学 院 ，河南 郑州
摘
要： 以鸡胸软 骨为原料 ， 采用稀碱和酶解相结合的方法提取硫酸软骨素 。综合 考察各 种影响 因素 ， 设计 了正 交
实验 ， 出最佳 工 艺争件 。通过 该优化 条件 ， 量可 以达 到 ２ ％ ， 得 产 １ 与原来的 工艺相 比， 高 了 ３ ～４ ， 提 ％ ％ 纯度 可 以
达到 ８％。 ０
关键词 ： 酸软 骨素 ；酶解 ； 化 硫 优 中图分类号 ： ５９ ７ Ｑ ３ ． 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ３— ４ ７ ２０ ） ３ ０ ５一ｏ １０ ３ ６ （０ ６ ０ —０ １ ３
Ｏｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｏ ｈ ｏ ｕ ｔ ｎ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｏ ｄ ｏ ｔ ｕｆ ｔ ｔ ｍｉａ ｉ ｆｔ ｅ Ｐｒ ｄ ｃｉ ｃ ｎ ｌ ｇ ｆＣｈ ｎ ｒ ｉ ｎ Ｓ ｌａ ｅ ｏ ｏ ｉ
ＣＨ＿Ｎ ｎ Ｅ Ｈｏ ｇ—ｌ ｉ，ＬＩＹｕ ，ＴＡＮＧ ａ ｇ ，ＬＵＯ ｌ ｇ—ｌ ｎ Ｌｉｎ Ｔｎ ｉ ｇ ａ
（ ｈ ｍ ｃｌ ｎ ｉｅｒ ｇＣ ｌ ｇ Ｚ ｅ ｇｈ ｕＵ ｉ ｒｉ Ｚ ｅ ｇｈ ｕ ４ ０ ０ ， ｈ ａ Ｃ ｅ ｉａ Ｅ ｇｎｅｉ ｏ ｅｅ， ｈ ｎｚｏ ｎ ｅｓ ｙ， ｈ ｎ ｚｏ ５ ０ ２ Ｃ ｉ ） ｎ ｌ ｖ ｔ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ Ａ ｍｅｈ ｄ ｏ　ｘｒｃｉｇ ｃ ｏ ｄｏｔ ｕｆ ｔ　ｒｍ　ｈ ｈｃ ｅ ｒａｔｃ ￣ ｌｇ ｙ ｄｌｔ ｌａｉ— ｓｒ ｃ ： ｔｏ ｆｅ ｔ ｔ ｈ ｎ ｒｉｎ ｓｌ ｅｆ ａ ｎ ｉ ａ ｏ ｔｅ ｃ ｉｋ ｎ ｂｅ ｓ ａ ｉ ｅ ｂ ｉ ｅ ａｋ ｌ ａ ｕ
ｅ ｚ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｙ ｉ ｉ ｓ ｄｅ ．Ｅ ｅ ｙ ｅｆｃ　ａ ｔｒｉ ｏ ｓ ｒ ｅ ．Ｔ ｅ ｃ ｎ ｉ ｏ ｆｔｃ ｎ ｌ ｇ ｓ ｏ ｔ ｚ ｄ ｂ ｎ ｙ ｙ ｒ ｌ ｓ ｓ ｔ ｉｄ ｓ ｕ ｖ ｒ ｆ ｔ ｃ ｏ ｂ ｅ ｖ ｄ ｈ ｏ ｄ ｔ ｎ ｏ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｐ ｉ ｅ ｙ ｅ ｆ ｓ ｉ ｅ ｍｉ ｏ ｔ ｏ ｏ ａ ｘ ｅ ｍｅ ｔａ ｄ ｔ ｅ ｂ ｓ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｏ ｔ ｉ ｅ ． ｔ ｈ ｃ ｈ ｉ ｌ ａ ｅ ｕ ｏ ２ ％ ． ｏ ｒｈ ｇ ｎ ｌ ｐ ｒ ｎ ｎ ｈ ｅ ｔ ｏ ｄ ｔ ｎ ｉ ｂ ａ ｎ ｄ ｗｉ ｗ ｉｈ ｔ ｅ ｙｅｄ ｃ ｎ ｂ ｐ ｔ ｅ ｉ ｉ ｈ １ Ｃ ｍ— ｐ ｒ ｄ ｗ

ｔ ｈ ｒｍａ ｙ ｔｃ ｎ ｌｇ ， ｅ ｙｅｄ ｉ　ａ ｓ ｄ ｂ ％ ～４ ， ｅ ｐ ｒ ｙ ｃ ｎ ｂ ｐ ｔ ０ ． ａ ｅ ｉ ｔ ｅ ｐ ｉ ｒ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｔ ｉ ｌ　ｓ ｒ ｉ ｙ ３ ｈ ｈ ｅ ％ ｔ ｕ ｔ ａ ｅ ｕ ｏ ８ ％ ｈ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｃ ｏ ｄ ｏ ｔ ｕｆ ｔ ；ｅ ｚ ｍｅ ｈ ｄ ｏｙ ｉ ；ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｈ ｎ ｒ ｉ ｎ ｓ ｌ ｅ ｉ ａ ｎ ｙ ｙ ｒｌ ｓｓ ｐｉ ａｉ ｍｉ ｏ
１ 前言　
硫酸软骨索 （ Ｓ 是来 自于动物软骨组织 的一 Ｃ） 类重要 的酸性粘多糖——糖胺聚糖 ， 是一种聚阴离　
稀碱提取工艺蛋白质含量和氮含量较高 ， 生产周期 较长 ； 稀碱稀盐和稀碱浓盐提取工艺 ， 产率和纯度都　
不高。综合考虑产率和纯度 ， 稀碱一酶解提取工艺 是一种较实用的方法。在这种生产工艺过程 中， 影　
响因素较多 ， 最佳的生产工艺条件并未被 详细的研 究。本试验设计了正交试验 ， 确定了硫 酸软骨素生　
子化合物。硫酸软骨素呈 白色或微黄色粉末 ， 无臭 ，
无味， 吸水性强 ， 易溶于水而成粘度大的溶液， 不溶　
于乙醇 、 丙酮和 乙醚 等有机溶剂 ， 其盐类对热较稳 定， 受热 ８ Ｏ℃亦不 分解…。一般 硫酸软骨素约 含 有５ ７ Ｏ一 Ｏ个双糖基本结构 ， 按其化学组成和结构 ，
产最优化 的工艺条件。
２ 材料和方法　
． 可分为 Ｃ Ａ、Ｓ 、 Ｓ Ｓ Ｃ Ｃ Ｃ Ｄ三种同分异构体 ， 它们均 由 ２ １ 原料 及试 剂 鸡胸软骨 。盐酸 ， 分析纯 ； ％ 乙醇， ９ ５ 分析纯 ； 丙 Ｄ一氨基葡萄糖醛 酸和 Ｎ一乙酰 一 Ｄ一氨基半乳糖 组成 ， 只是硫酸基团位置不 同 。天然状态 的硫酸 酮 ， 析纯 ； Ｊ 分 氢氧化钠 ， 析纯 ； 分 胃蛋 白酶及胰蛋 白
软骨素分子量为 ２ ０ 由于制备方法不同， ６０， ０ 一般分 子量约为 １ ０ ５　０ 。 ０ ０ — ０００ ０ 研究发现 ，Ｓ具有 良好 的抗衰老功能 ， 以制 Ｃ 可 成美容产品和保健产 品。硫 酸软骨素的提取方法 ， 主要有 ： 浓碱提取 工艺 、 稀碱提取工艺 、 稀碱稀盐提 取工艺及稀碱浓盐提取工艺。以上工艺中 ， 浓碱提 取工艺产品颜色较深 ， 且废碱液对环境的危害较大；
收稿 日期 ：０５—１ —０ ２０ １ ７
酶。
２ 一 仪 器 Ｕ ２０紫外分光 光度计 ；Ｈ ２ Ｖ一 ６ ｐ Ｓ一 ５精密 ｐ Ｈ
计 ；Ｚ Ｗ 电热恒温水浴锅 ；０ — ＤＫ １１ １干燥箱 ； ２０ Ｊ ０２ Ａ
电子 天平 。
２ ３ 反

应 原理 ．
查有关文献可知 ］ 硫酸软骨素与蛋白质等 ，
作者简介 ： 陈红丽 （９ ９ 。 。 １７ 一） 女 在读硕士研究生 ， 从事生物化工的研 究及 开发 ， 电话 ：０ ７ ） ３ ８ ３ ８ （３ １ ６ ８７ １ 。
维普资讯
河南化工 Ｈ Ｎ Ｎ Ｃ Ｅ Ｃ Ｌ ＩＤ Ｓ Ｒ Ｅ Ａ Ｈ ＭＩＡ Ｕ Ｔ Ｙ Ｎ
２０ ０ ６年
表 ２ 碱解 正交实验结果　
第２ ３卷　
成分结合在一起 ， 用碱提取有利 于破坏硫酸软骨 素　
与蛋 白质之间的键 ， 释放硫酸软骨素 ， 而硫酸软骨素　
分子上的硫酸基较稳 定 ， 一般不会 分解断裂而改变　
分子大小和结构 。故在碱解这一步骤 中， 以产 率为 目 标选择最佳工艺条件。
蛋 白质是硫酸软骨素中最主要的杂质之一 ， 通　
过酶解处理使可溶性 蛋 白质进一步得到水解 ， 但一　
次酶解含氮量很难达 到要求 ， 所以采用双酶解工艺。 ２４ 研究 思路 ．
碱提取和酶提取是提高产率和纯度的两个关键　
步骤　一 。在这 两个提取 过程 中 ， 响 因素 较 多。 影 大多数生产厂家都采用稀碱一 酶解工艺生产硫酸软 骨素 ， 其工艺流程见 图 １ 。
软碎 塑 提 液 骨片 取　
澄
精取 提液
藉 体 圣 粘 沉　塞 产 亘 ８ 品 液 蔓．稠 淀｝－ 品 成 垂湿 ．
图 １ 工艺 流 程 图　
本研究设计了正交实验 ， 对影响因素进行分析 ，
找出显著性影响因素 ， 然后再做单 因素实验 ， 出最 找 佳工艺条件。
条件 下做重复实验 ， 提取 的硫酸软骨素产量达到了
３ 结 果 与讨 论　
碱提取过程 中主要的影 响因素有料液比、 碱液 浓度 、 提取温度 、Ｈ值及提取时 间。通过预实验选 ｐ 取了四水平 ， 本研究选取上述五因素四水平 Ｉ ４ ） 进行正交实验 ， 见表 １ 。以产率作为分析指标 ， 实验 结果见表 ２ 。
表 １ 碱解正 交实验 结果　
１ｒ
…
２％ ， １ 较文献产率 （７ 提高了３ ～ ％ 。 １％） ％ ４
蛋 白质是硫 酸软骨素中最 主要 的杂质之一 ， 所　
以在获得最佳碱提取工艺基础上 ， 进一步利用蛋 白
酶除杂。本研究 中， 选取 了碱性蛋 白酶胰蛋 白酶和 酸性蛋 白酶胃蛋 白酶进行充分水解 。料液 比、 水解 温度 、Ｈ值和水解时间可能是较大的影响因素 。通 ｐ 过预实验 ， 确定 了三个水平。胰蛋 白酶水解 的因素 水平表见表 ３ 。
表 ３ 胰蛋 白酶水解 因素 水平表　
料 液比 碱液浓度／

提取 温度／Ｃ 一　Ｈ值 提取时 间／ ％ ￣　ｐ ｈ
Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ
’。
Ｉ
１： ４
２
２ ５
６０ ．　
１０ ．　
１ Ｉ
Ⅲ　
１： ５
１：６
３
４
３ ５
４ ０
６５ ．　
７０ ．　
１５ ．　
２． ０
Ⅳ　
１：７
５
４ ５
７５ ．　
２５ ．　
从表 ２可以看 出， 料液 比、 碱液浓度和提取温度　
以纯度作为分析指标 ， 根据表 ３ 选择 Ｌ （ 正 。 ３）
的级差相对较大 ， 说明它们对碱解反应影响较大 ， 属 交试验表 ， 胰蛋 白酶水解 的正交实验结果 见下 页表 于显著性因素 ； ｐ 而 Ｈ值和提取 时间的级差较小 ， 两 ４ 。从表 ４实验结果可以看出，Ｈ值的级差最大 ， ｐ 影 者对碱解反应影 响不大 ， 属于不显著性 因素。确定 响作 用最大； 而料液比、 水解温度和水解时间的级差　
影响碱解 的主次因素依次是 ： 料液 比 ＞提取温度 ＞
碱液浓度 ＞ 提取时间 ＞ Ｈ值 。 ｐ 在碱解部分 ， 最优的工艺组合为 ： 料液 比， ： ； １ ６　
较小 ， 影响作用较小。确定胰蛋 白酶酶解 的主次 因
素依 次为 ：Ｈ值 ＞ ｐ 料液比 ＞ 水解温度 ＞ 水解时间。 酶解时 ， 由于水解 的进行 和氨基酸 的释放 ，Ｈ ｐ　
碱液浓度，％； ５ 提取温度 ， ４ Ｏ℃ ； Ｈ值 ， — ． ； ｐ ６ ７ ５ 提 取 时间 ， ． ｈ 在此 条件 下 ， 品 收率较 高 。 ２Ｏ 。 产 在此　
值一直下降， 程 中 ｐ 过 Ｈ值应保 持在 ８Ｏ以上。胰 ． 蛋 白酶水解 的最佳 工艺 条件是 ：Ｈ ， ． ； ｐ 值 ８ ２ 料液　
维普资讯
第３ 期
陈红丽等 ： 硫酸软骨素生产工艺 的优化　
表 ４ 胰蛋 白酶水解正交实验结果　
７? １
由表 ６实验结果可知 ， 各种影响因素的级差相 差不大 ， 即各影响因素对纯度 的影 响不是很大。有 关资料报道 ， 胃蛋白酶对蛋 白质的含量有 较大的影　
响， 因此在后续工作中， 我们将对 胃蛋 白酶的作用进 行分析实验。
胃蛋 白酶水解最佳工艺 ： 液 比， ０ ０：１０ 料 １０ ．； 水解温度 ， ４ Ｏ℃ ；Ｈ值 ，． ； ｐ ５ ７ 水解时间，． 。 １５ｈ　
４ 结论　
本实验将鸡胸软骨烘干粉碎后进行实验 ， 在提 取过程 中节省 了反应试剂 ， 降低 了生产成本。实验 得到从鸡胸软骨提取硫酸软骨素的最佳条件及纯化 条件为 ： 料液 比， ： ； １ ６

碱液浓度 ，％ ； ５ 提取温度 ，Ｏ ４ 比， ００： ． ； １ ０ １０ 水解温度 ， ４ ５℃ ； 水解时间，． 。 ２ ０ｈ ℃ ； Ｈ值 ， ７５ 提取时间 ，． 。胰蛋 白酶水解 ｐ ６— ． ； ２０ ｈ
在此条件下做重复实验 ， 提取 的硫酸软骨素的纯度 能达到 ８ ％ ， ０ 较优化前（８ Ｅ 提高了 ２ ７ ％）９ ］ ％左右。
胃蛋白酶水解时 ， 料液 比、 水解温度 、Ｈ值和水 ｐ 解时间对反应的影 响较大。通过预实验 ， 确定 了三　
的最佳工艺条件是 ：Ｈ值 ，． ； ｐ ８ ２ 水解温度 。５℃ ； ４ 料 液 比， ００： ． ； １ ０ １０ 水解时问 ，． 。胃蛋 白酶的影 ２ ０ｈ
响 因素相 差不 大 ， 最佳 工艺 条件 ： 料液 比， ０ ０ １０ ： １０ 水解温度 ， ．； ４ ０℃ ；Ｈ值 ，． ； ｐ ５７ 水解时间 ，． 。 １５ｈ　
个水平 。胃蛋白酶水解的因素水平表见表 ５ 。
表 ５ 胃蛋 白酶 水 解 因素 水 平 表　
在此条件下做重复实验 ， 提取 出来 的硫 酸软骨素产　
品产率可以达到 ２ ％ ， ｌ 纯度达到 ８％ ； ０ 与优化前 的 工艺相比， 产率 、 纯度均有所提高。
参考文献 ：
［ ］ 华子义． 酸软 骨素 生产 新 工 艺 ［ ］ 上 海 大学 学报 １ 硫 Ｊ． （自然科 学版 ）２０ ， （ ）３ ４—３ １ ，０ １７ ４ ：３ ４． ［ ］ 王凤琴． ２ 硫酸软骨 素生产新 工艺 的研 究 ［ ］ 淮阴工 学 Ｊ． 院学报 ， ０ １ （ ） ７ —７ ． ２ ３，２ ３ ：１ ３ ０ ［］ 刘 ３ 坤， 华， 高 于兹 东． 硫酸软 骨 素快速 测定 方法 的　
以纯度作为分析指标 ， 根据表 ５选择 Ｌ （ 正 ３） 交试验表 ， 胃蛋 白酶水解正交实验结果见表 ６ 。
表 ６ 胃蛋 白酶水解正 交实验结果
研究［］青岛大学学报 （ 然科学版）２０ ， （ ） Ｊ．自 ，０３ １ ２ ： ６
３ ９—４１ ．
［］ 高 ４　
华， 坤， 刘 于兹 东 ， 硫 酸软 骨 索生产 新 工 艺 等．
研究［］青岛大学学报 （ Ｊ． 工程技术版）２０ ，８ ４ ： ，０３ １ （ ）
５ ５—５ ． ７　
［］ 罗 曼， ５ 蒋立科． 酸软 骨素 快速提 取 法研 究 ［ ］ 动 硫 Ｊ． 物 学杂志，０ ０ ３ （ ） ３ ３ ． ２０ ，６ ５ ：７— ９ ［ ］ 朱瑞芬 ， ６ 童心龙 ， 李 凝． 酸软 骨素 的研 制 ［ ］ 中国 硫 Ｊ． 医药工业杂志 ，００ ３ （ ） ２ ５— ５ ． ２ ０ ， １ ６ ：５ ２ ６ ［ ］ 赵培城 ， ７ 高红林 ， 朱顺达． 酸软 骨素提 取 工 艺的研

究 硫 ［ ］ 食品科技 ，０ ４ ３ （ ） １ Ｊ． ２０ ，３ ４ ：４—１ ． ７ ［ ］ 李瑞 国， ８ 硫酸软骨素不 同生产工 艺的 考察［ ］ 中 国医 Ｊ．
药 工业 杂 志 ， ０ ，４ ５ ：２ ２ ２ ２ ３ ３ （ ） ２ １— ２ ． ０
［ ］ 宋国胜 ， ９ 曹珍年． 酸软 骨素 的提取 及 分析鉴 定 ［ ］ 硫 Ｊ．
现代科 学仪 器， ０ ，３ ３ ： 一 １ ２ ３ １（ ）６ ６． ０ Ｏ

1