一種葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：將葡聚糖加入水中加熱攪拌溶解后，加入氫氧化鈉水溶液得到堿性葡聚糖溶液；將交聯(lián)劑加入油相中加熱攪拌溶解；將堿性葡聚糖溶液快速加入所述油相中，加熱并劇烈攪拌得到粒徑為20～120um，尺寸均一的乳滴，將環(huán)氧氯丙烷緩慢滴加入乳液中反應(yīng)后，快速冷卻降溫后用甲苯和甲醇清洗，得到葡聚糖分離純化介質(zhì)。本發(fā)明只需一步反應(yīng)，顯著減少影響因素，反應(yīng)過程容易控制，提高了介質(zhì)的多孔性和粒度的均一性，增加了靜態(tài)吸附載量，加快了傳質(zhì)速率從而提高了純化分離效率；且質(zhì)的制備工藝簡單穩(wěn)定，適合大規(guī)模生產(chǎn)；本發(fā)明制備方法采用的介質(zhì)的制備所需原材料更少更便宜，大降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的制備方法，屬于生物分離純化領(lǐng)域。【背景技術(shù)】
[0002]目前在生物分離純化領(lǐng)域，生物分離純化介質(zhì)嚴(yán)重依靠國外引進，我國生物產(chǎn)業(yè)卻面臨著受制于國外廠商的尷尬局面，這意味著我國具有戰(zhàn)略意義的生物產(chǎn)業(yè)，其命脈卻掌握在別國手中，因此發(fā)展產(chǎn)業(yè)化的生物分離純化技術(shù)和產(chǎn)品具有必要性和迫切性。而分離純化技術(shù)中，介質(zhì)是影響純化分離結(jié)果的根本因素。介質(zhì)的優(yōu)化設(shè)計通常需要兼顧靜態(tài)吸附能力、傳質(zhì)速率和流動特性。然而，在多種情況下，固定相特性以相反的方式影響著這些性質(zhì)，葡聚糖介質(zhì)是由直鏈的葡聚糖分子和環(huán)氧丙烷交聯(lián)而成的具有多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子珠狀物化合物，含有大量的羥基，親水性強。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)葡聚糖介質(zhì)是利用反相懸浮聚合法制備具有凝膠孔、珠狀結(jié)構(gòu)的殼聚糖骨架，包括以下反應(yīng)步驟:第一步反應(yīng):在攪拌下，將殼聚糖的乙酸溶液分散于液體石蠟中，在制孔劑環(huán)己烷和少許spanSO存在下，形成殼聚糖微粒；然后在交聯(lián)劑戊二醛的作用下，殼聚糖微粒進一步交聯(lián)形成殼聚糖骨架；第二步驟反應(yīng):再將殼聚糖骨架進行溶脹處理；然后在DMSO/NaOH混合液中，殼聚糖骨架上的羥基與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)，在殼聚糖骨架上引入環(huán)氧基，得到接枝后的殼聚糖骨架的分離介質(zhì)。
[0004]上述技術(shù)的缺點是上述的制備方法分兩步反應(yīng)，反應(yīng)過程繁瑣復(fù)雜，各物質(zhì)濃度、溫度、PH、攪拌時間、清洗溶液等影響因素過多，無法得到高多孔性和高粒度均一性的介質(zhì)，且所需原材料過多且昂貴，嚴(yán)重增加了生產(chǎn)成本，現(xiàn)有技術(shù)中油相為:液體石蠟9300元/噸、環(huán)己烷11500元/噸、戊二醛28000元/噸、二甲基亞砜10800元/噸。該反應(yīng)過程對設(shè)備及過程控制較為嚴(yán)格，只適合實驗室級別制備，不易放大至生產(chǎn)線規(guī)模生產(chǎn)等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的制備方法，克服現(xiàn)有技術(shù)中反應(yīng)過程復(fù)雜，影響因素過多，難以得到高多孔性數(shù)據(jù)，高粒度均一性的葡聚糖分離純化介質(zhì)，且制備成本較高。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟(I)，將葡聚糖加入水中加熱攪拌溶解后，加入氫氧化鈉水溶液得到堿性葡聚糖溶液；
[0007]步驟(2)，將交聯(lián)劑加入油相中加熱攪拌溶解；
[0008]步驟(3)，將堿性葡聚糖溶液快速加入所述油相中，加熱并劇烈攪拌得到粒徑為20?120um，尺寸均一的乳滴，將環(huán)氧氯丙烷緩慢滴加入乳液中反應(yīng)后，快速冷卻降溫后用甲苯和甲醇清洗，得到葡聚糖分離純化介質(zhì)。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明只需一步反應(yīng)過程，顯著減少影響因素，反應(yīng)過程容易控制，提高了介質(zhì)的多孔性和粒度的均一性，增加了靜態(tài)吸附載量，加快了傳質(zhì)速率從而提高了純化分離效率；且質(zhì)的制備工藝簡單穩(wěn)定，適合大規(guī)模生產(chǎn)；本發(fā)明制備方法采用的介質(zhì)的制備所需原材料更少更便宜(二氯乙烷3800元/噸左右)，大大降低了生產(chǎn)成本。
[0010]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。
[0011]進一步，所述步驟(I)及步驟(2)所述加熱攪拌的加熱溫度為50?100°C，攪拌速度為 200 ?500rpm。
[0012]進一步，所述一種氫氧化鈉水溶液濃度為50%。
[0013]進一步，步驟⑴所述葡聚糖冰:50% NaOH質(zhì)量比范圍1:1:1?100:100:1。
[0014]進一步,步驟⑵所述交聯(lián)劑:油相質(zhì)量比范圍1:1?1:100。
[0015]進一步,步驟(3)所述環(huán)氧氯丙燒:油相質(zhì)量比范圍1:1?1:100。
[0016]進一步，步驟(3)所述加熱攪拌的加熱溫度為50?100°C，攪拌速度為700?lOOOrpm。
[0017]進一步，所述葡聚糖:油相:交聯(lián)劑:環(huán)氧氯丙烷質(zhì)量比為1:1:1:1?100:1000:10:10。所述葡聚糖:油相:交聯(lián)劑:環(huán)氧氯丙燒最佳質(zhì)量比例范圍為1:10:1:1?50:100:1:10。
[0018]采用上述進一步方案的有益效果是提高了葡聚糖介質(zhì)的粒度的均一性和孔徑數(shù)量及孔徑大小，加快了傳質(zhì)速率從而提高了純化分離效率。
[0019]進一步，所述油相為二氯乙烷、環(huán)己烷、甲苯等。
[0020]進一步，所述交聯(lián)劑為纖維素酯和/或纖維素醚。優(yōu)選羥丙基甲基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素、乙酸纖維素、丁酸纖維素、丙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、硝酸纖維素、乙基纖維素、芐基纖維素、甲基纖維素等
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的制備流程；
[0022]圖2為葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的掃描電鏡圖；
[0023]圖3為實施例1制備的葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的粒度分析照片；
[0024]圖4為實施例1制備的葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的高聚光鏡數(shù)碼顯微鏡照片；
[0025]圖5為實施例1制備的葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的低聚光鏡數(shù)碼顯微鏡照片；
[0026]圖6為實施例2制備的葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的粒度分析照片；
[0027]圖7為實施例2制備的葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的高聚光鏡數(shù)碼顯微鏡照片；
[0028]圖8為實施例2制備的葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的低聚光鏡數(shù)碼顯微鏡照片；
[0029]圖9為實施例3制備的葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的粒度分析照片；
[0030]圖10為實施例3制備的葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的高聚光鏡數(shù)碼顯微鏡照片；
[0031]圖11為實施例3制備的葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的低聚光鏡數(shù)碼顯微鏡照片。
【具體實施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0033]本發(fā)明一種葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的制備方法，如圖1所示，具體步驟說明如下:[0034](I)稱取一定量的葡聚糖加入到去離子水中，加熱至50?100°C，200?500rpm攪拌溶解16?24h,加入50% NaOH溶液250g,200?500rpm攪拌Ih,所述葡聚糖:水:50%NaOH 質(zhì)量比范圍 1:1:1 ?100:100:1 ;
[0035](2)稱取交聯(lián)劑加入到的油相中，交聯(lián)劑:油相質(zhì)量比范圍1:1?1:100，加熱至50?100°C，200?500rpm攪拌溶解16?24h，將步驟(I)中堿性葡聚糖溶液快速加入至上述的油相中，稱取環(huán)氧氯丙烷向油相中緩慢滴加2?5h，其中環(huán)氧氯丙烷:油相質(zhì)量比范圍1:1?1:100，加熱至50?100°C，700?IOOOrpm劇烈攪拌2?5h，取樣放入4°C?8°C冰水中凝固成型，在粒度分析儀和數(shù)碼顯微鏡下分別檢測葡聚糖介質(zhì)粒度觀察外觀圓度及孔徑，介質(zhì)粒度要求范圍為20?120um。停止加熱，降低轉(zhuǎn)速為100?200rpm，用4?8°C冰水在油相反應(yīng)器外壁快速冷卻降溫至23°C以下，將葡聚糖介質(zhì)轉(zhuǎn)移至微孔玻璃漏斗中用真空泵抽濾，分別用10?20升的甲苯和甲醇溶液清洗，在真空旋轉(zhuǎn)蒸餾器中加熱抽干后得到干粉狀態(tài)的葡聚糖生物分離純化介質(zhì)，篩分后分別于干凈瓶裝室溫避光保存。分開液體蒸餾回收油相、甲苯和甲醇溶液，方便下次重復(fù)利用，具體蒸餾參數(shù):溫度為50?90°C，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為20?100轉(zhuǎn)/分鐘，循環(huán)水溫為4?8°C，蒸餾時間為30?600分鐘。掃描電鏡圖如圖2所示，說明本發(fā)明的葡聚糖分離純化介質(zhì)的高度多孔性，有著較高的靜態(tài)吸附載量、較快傳質(zhì)速率和流動特性。
[0036]實施例1
[0037]稱取3000g的葡聚糖加入到4000g的去離子水中，加熱至50°C，400rpm攪拌溶解20h，加入50% NaOH溶液250g，500rpm攪拌Ih ;稱取70g的乙酸纖維素入到6000g的二氯乙烷中，加熱至50°C，500rpm攪拌溶解20h，將葡聚糖溶液快速加入至二氯乙烷中，稱取600g的環(huán)氧氯丙燒溶液向二氯乙燒中緩慢滴加3h,加熱至50°C,900rpm劇烈攪拌3h,取樣放入4°C冰水中凝固成型，在粒度分析儀和數(shù)碼顯微鏡下分別檢測葡聚糖介質(zhì)粒度和外觀圓度及孔徑等。停止加熱，降低轉(zhuǎn)速為200rpm，用4°C冰水在油相反應(yīng)器外壁快速冷卻降溫至230C以下，將葡聚糖介質(zhì)轉(zhuǎn)移至微孔玻璃漏斗中用真空泵抽濾，分別清洗10?20升的甲苯和甲醇溶液，真空旋轉(zhuǎn)蒸餾器中加熱抽干后得到干粉狀態(tài)的葡聚糖生物分離純化介質(zhì)，篩分后分別于干凈瓶裝室溫避光保存。分開液體蒸餾回收油相、甲苯和甲醇溶液，方便下次重復(fù)利用。
[0038]實施例1制備的葡聚糖生物分離純化介質(zhì)，其粒度分析檢測的結(jié)果如圖3所示，主峰寬為18?lOOum，小峰為8?18um，平均粒度為39.43um，峰值為43um，線性流速檢測結(jié)果為 35ml/min。
[0039]實施例2
[0040]稱取1500g的葡聚糖加入到3000g的去離子水中，加熱至50°C，400rpm攪拌溶解20h，加入50% NaOH溶液250g，500rpm攪拌Ih ;稱取70g的乙酸纖維素加入到3500g的二氯乙烷中，加熱至50°C，500rpm攪拌溶解20h，將葡聚糖溶液快速加入至二氯乙烷中，稱取350g的環(huán)氧氯丙燒溶液向二氯乙燒中緩慢滴加3h,加熱至50°C,900rpm劇烈攪拌3h,取樣放入4°C冰水中凝固成型，在粒度分析儀和數(shù)碼顯微鏡下分別檢測葡聚糖介質(zhì)粒度和外觀圓度及孔徑等。停止加熱，降低轉(zhuǎn)速為200rpm，用4°C冰水在油相反應(yīng)器外壁快速冷卻降溫至23°C以下，將葡聚糖介質(zhì)轉(zhuǎn)移至微孔玻璃漏斗中用真空泵抽濾，分別清洗10?20升的甲苯和甲醇溶液，真空旋轉(zhuǎn)蒸餾器中加熱抽干后得到干粉狀態(tài)的葡聚糖生物分離純化介質(zhì)，篩分后分別于干凈瓶裝室溫避光保存。分開蒸餾回收油相、甲苯和甲醇溶液，方便下次重復(fù)利用。
[0041]實施例2制備的葡聚糖生物分離純化介質(zhì)，其粒度分析檢測的結(jié)果如圖6所示，有且僅有一個主峰，寬為24?120um，平均粒度為65.63um,峰值為78um，線性流速檢測結(jié)果為43ml/min。
[0042]實施例3
[0043]稱取IOOg的葡聚糖加入到200g的水中，加熱至50°C，400rpm攪拌溶解20h，加入50% NaOH溶液250g，500rpm攪拌Ih ;稱取70g的乙酸纖維素加入到IOOOg的二氯乙烷中，加熱至50°C, 500rpm攪拌溶解20h,將葡聚糖溶液快速加入至二氯乙燒中，稱取IOOg的環(huán)氧氯丙烷溶液向二氯乙烷中緩慢滴加3h，加熱至50°C，900rpm劇烈攪拌3h，取樣放入4°C冰水中凝固成型，在粒度分析儀和數(shù)碼顯微鏡下分別檢測葡聚糖介質(zhì)粒度和外觀圓度及孔徑等。停止加熱，降低轉(zhuǎn)速為200rpm，用4°C冰水在油相反應(yīng)器外壁快速冷卻降溫至23°C以下，將葡聚糖介質(zhì)轉(zhuǎn)移至微孔玻璃漏斗中用真空泵抽濾，分別清洗10?20升的甲苯和甲醇溶液，真空旋轉(zhuǎn)蒸餾器中加熱抽干后得到干粉狀態(tài)的葡聚糖生物分離純化介質(zhì)，篩分后分別于干凈瓶裝室溫避光保存。分開蒸餾回收油相、甲苯和甲醇溶液，方便下次重復(fù)利用。
[0044]實施例3制備的葡聚糖生物分離純化介質(zhì)，其粒度分析檢測的結(jié)果如圖9所示，有且僅有一個主峰，峰寬為20?120um，平均粒度為61.79um,峰值為71um，線性流速檢測結(jié)果為 38ml/min。
[0045]通過對實施例1、2、3的圖3、圖6、圖9粒度分布圖的分析，制備的葡聚糖介質(zhì)粒度主峰的峰窄、峰高尖且對稱性高，表明粒度均一性高，對實施例1、2、3的圖4、5、7、8、10、11的數(shù)碼顯微鏡照片的分析，可以直觀看到介質(zhì)內(nèi)部的孔徑及其大小，外觀圓度規(guī)則，表面孔徑凹凸多，表明介質(zhì)的高多孔性和傳質(zhì)速率。且從實施例結(jié)果顯現(xiàn)實施例2制備的葡聚糖介質(zhì)粒度均一性、多孔性和最傳質(zhì)速率顯著優(yōu)于實施例1和實施例3。
[0046]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟(1)，將葡聚糖加入水中加熱攪拌溶解后，加入氫氧化鈉水溶液得到堿性葡聚糖溶液； 步驟(2)，將交聯(lián)劑加入油相中加熱攪拌溶解； 步驟(3)，將堿性葡聚糖溶液快速加入所述油相中，加熱并劇烈攪拌得到粒徑為20?120um，尺寸均一的乳滴，將環(huán)氧氯丙烷緩慢滴加入乳液中反應(yīng)后，快速冷卻降溫后用甲苯和甲醇清洗，得到葡聚糖分離純化介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)及步驟(2)所述加熱攪拌的加熱溫度為50?100°C，攪拌速度為200?500rpm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1一種葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述氫氧化鈉水溶液質(zhì)量濃度為50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2—種葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的制備方法，其特征在于，步驟(I)所述葡聚糖:7jC:50w% NaOH質(zhì)量比范圍1:1:1?100:100:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1一種葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述交聯(lián)劑:油相質(zhì)量比范圍1:1?1:100。
6.根據(jù)權(quán)利要求1一種葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述環(huán)氧氯丙燒:油相質(zhì)量比范圍1:1?1:100。
7.根據(jù)權(quán)利要求1一種葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述加熱攪拌的加熱溫度為50?100°C，攪拌速度為700?lOOOrpm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1一種葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述葡聚糖:油相:交聯(lián)劑:環(huán)氧氯丙烷質(zhì)量比為1:1:1:1?100:1000:10:10。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項一種葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述油相為二氯乙烷、環(huán)己烷、甲苯。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項一種葡聚糖生物分離純化介質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述交聯(lián)劑為纖維素酯和/或纖維素醚。
【文檔編號】B01J20/24GK103990440SQ201410201014
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】易國軍 申請人:武漢匯研生物科技有限公司