聚乙二醇沉淀法从琼脂中分离精制琼脂糖工艺研究

聚乙二醇沉淀法从琼脂中分离精制琼脂糖工艺研究

肖笛肖美添叶静

（华侨大学化工学院）

【摘要】利用聚乙二醇沉淀法，从琼脂中分离精制琼脂糖，并获得最佳工艺条件。将4．0％的琼脂溶液与相同体积、浓度为40％的PEG6000溶液在80℃下混合均匀，静置，室温冷却，离心

分离沉淀，沉淀物经水洗和丙酮洗、烘干。再重复上述步骤2次，即可得到性能较佳的琼脂糖产

品。本方法得到的琼脂糖产率为43．0％，20℃下测得1％浓度琼脂糖凝胶强度为1021g／cm2，硫酸根

含量为0．36％。

【关键词】琼脂糖；琼脂；聚乙二醇；沉淀法；精制

中图分类号：TS225．1文献标识码：A文章编号：1000-9868(2011)06-0156-04

琼脂是从红藻中提取的一种多糖，是由琼胶酯和琼脂糖组成的混合物。琼胶酯是一种带有硫酸酯、葡萄糖醛酸或丙酮醛酸的酸性多糖，在α－L－半乳糖的C6上带有硫酸基，为琼脂中的非凝胶部分。琼脂糖是琼脂中的一种不含硫酸酯的中性多糖，以二糖作为结构单元，由D－半乳糖和3，6－内醚－L－半乳糖交替组成，其典型分子式可以写为［C12H14O5（OH）4］n，结构式如下：

琼脂糖，是琼脂中能够形成凝胶的部分。高品质的琼脂糖除了用于食品工业，还是现代生物工程和生物医学工程的重要材料。目前国内外文献报道的从琼脂中分离提纯琼脂糖的方法主要有乙酰化法、季铵盐沉淀法、DEAE纤维素法等。以上方法，均各具优缺点：乙酰化法利用琼胶酯与琼脂糖乙酰化后的产物在同一溶剂因溶解度差异将两者分开，然后在乙醇中，利用皂化反应将乙酰化后琼脂糖产物的乙酰基去掉，过滤即可得再生的琼脂糖。但是所得的琼脂糖因乙酰化过程可能会被降解，且颜色是棕色的。季铵盐沉淀法是用季铵盐作选择性沉淀剂将琼胶酯组分沉淀，过滤即可分离出琼脂糖。此方法可以避免或降低因乙酰化过程引起的琼脂糖的降解和变色，但最大的困难就是无法将复聚物从琼脂糖溶液中分离出去，而且情况随琼脂原料不同而变化，多数情况下产生乳状沉淀，难以用离心或过滤的方法分离，加热或加盐也无法有效地把两者分开。DEAE纤维素法利用DEAE纤维素吸附除去琼胶酯，过滤得到琼脂糖溶液。此法能够在试验室制得较高纯度的琼脂糖，但价格昂贵，难于大规模工业生产。采用聚乙二醇（PEG）沉淀法制备琼脂糖，目前国内外尚未见相关的文献报道。本文通过筛选合适的PEG分子量和考察PEG浓度、沉淀温度和琼脂浓度等条件的影响，确定PEG沉淀法从琼脂中分离精制琼脂糖的最佳工艺，为建立一种简易有效制备琼胶糖的新方法提供依据。

1材料与方法

1．1仪器与试剂

电子天平（BT214D），北京赛多利斯仪器系统有限公司；数显电子恒温水浴锅（HH－6），金坛市晶玻试验仪器厂；手提式高速中药粉碎机（DFT－250），青州市三宝中药机械厂；紫外可见分光光度计（TU－1800），北京普析通用仪器有限责任公司；凝胶强度测定仪，泉州万达试验仪器设备有限公司；高速离心机（TD5A），金坛市国旺试验仪器厂。

粉末状琼脂，食品级，购于泉州某琼胶厂；盐酸、氯化钡、三氯乙酸、明胶、硫酸钾、丙酮、聚乙二醇（PEG）2000／4000／6000／10000等均为分析纯，

购于国药

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集团化学试剂有限公司。

1．2试验方法

配制一定浓度的琼脂溶液，边加热边搅拌至琼脂完全溶解，恒温，加入相同温度和体积的一定浓度PEG溶液，迅速搅拌，静置，产生白色絮状沉淀。将悬浮液置于室温下冷却，离心分离得到白色沉淀。用蒸馏水反复洗涤沉淀物直至无PEG残留。最后用丙酮洗涤脱水，真

空干燥，即得到一次琼脂糖粗品。重复上述步骤2次，可得到精制的琼脂糖产品。

1．3测定方法

1．3．1凝胶强度的测定

称取一定量的琼脂或琼脂糖样品，加一定量水，加热溶解，配制成浓度为1％的溶液，趁热分装于凝胶强度测量专用杯，置于20℃下凝固24h，用凝胶强度测定仪测定其凝胶强度。

1．3．2硫酸钡比浊法测定硫酸根含量

硫酸根标准曲线的绘制：采用硫酸钡比浊法，以硫酸根毫克数为横坐标，吸光度差值（A2－A1）为纵坐标，绘制标准曲线，得线性回归方程为：Y＝1．9121X－0．016（R2＝0．9992）。

样品测定：准确称取0．5g的样品于50mL三角瓶中，加入1．0N的HCl溶液20mL，将瓶口密封，置于100℃水浴中酸解4h。取出冷却，过滤，用1．0N的HCl溶液洗涤，收集滤液，以1．0N的HCl溶液定容于25mL量瓶。取0．5mL滤液测定其吸光值，带入标准曲线方程即求出0．5mL滤液中的硫酸根毫克数。

由以下公式计算琼脂（琼脂糖）的硫酸根含量（W／W）：

SO42－＝［（XV0／V1）／M0］×100％

式中：V0为样品水解后定容的总体积25mL；V1样为测定时吸取的样品液的体积0．5mL；M0为水解的样品的质量500mg。

2结果与讨论

2．1PEG分子量对琼脂糖产率和性能的影响

分别配制分子量不同、浓度为40％的PEG溶液，按上述1．2所述方法制备琼脂糖，试验结果见表1。

由表1可知：随着PEG分子量的增加，制得的琼脂糖的产率呈现逐渐减少趋势，凝胶强度却逐渐上升，而后略微降低，在PEG分子量为6000时达到最大，为1016g／cm2（1％Gel，20℃）；而琼脂糖的硫酸根含量在PEG分子量为6000时最低，仅为0．35％，这与通常认为琼脂糖中硫酸根含量越低，其凝胶强度越高相符。PEG溶液是一种亲水性较好的有机溶剂，在琼脂溶液中，加入PEG溶液可以明显降低水的活度，琼脂表面的荷电基团及亲水基团的水化程度降低，从而降低琼脂的介电常数，使其分子之间的静电引力增加，聚集形成沉淀。由于多糖结构中所连接的极性基团以及相对分子量的不同，导致分子相互间作用力的差别，可使琼脂糖和琼胶酯有效分离。所以，在后续试验中，选择PEG6000作为沉淀剂。

2．2沉淀温度对琼脂糖产率及性能的影响

配制浓度为4．0％的琼脂溶液与相同体积、浓度为40％的PEG6000溶液分别于70、75、80、85和90℃下按1．2所述方法制备琼脂糖，试验结果如图1所示。

由图1可知：琼脂糖产率随沉淀温度的升高先增大后又略微降低，在沉淀温度为80℃时产率达最大，同样，琼脂糖的凝胶强度也呈先升高后又降低趋势，在沉淀温度为85℃时，凝胶强度达到最大为1043g／cm2。据文献6报道，凝胶强度与很多因素有关，如D－半乳糖、丙酮酸含量及聚合度大小等，硫酸根含量越低，凝胶强度就越高，这在图1中也得到了直观的印证。琼脂琼脂糖

PEG分子量

20004000600010000产率（％）

凝胶强度（g／cm2，1％Gel）

SO42－（％）

53．7

899

0．78

50．2

923

0．56

43

1016

0．35

45．1

1002

0．49表1PEG分子量对制备琼脂糖的产率、

凝胶强度和硫酸根含量的影响

图1温度对制备琼脂糖的产率、凝胶强度及

硫酸根含量的影响

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