具有高甘露糖醛酸含量的藻酸盐的制备方法.pdf

本发明涉及一种藻酸盐的制备方法，特别是具有高甘露糖醛酸含量的藻酸盐的制备方法，所述的藻酸盐具有的甘露糖醛酸含量至少是80摩尔％，其中所述的藻酸盐通过以下步骤制备：a)在搅拌条件下向水中添加藻类或海藻，比例分别是1∶3至1∶20，pH在约2.3以上，而温度保持在20℃以上至少30分钟，和b)将所述的藻酸盐与a)步骤悬浮液中的固体物质分离，这是通过常规的分离方法，例如过滤实现的，和任意地c)从溶液中回收所述的藻酸盐。

1.  一种藻酸盐的制备方法，所述的藻酸盐具有的甘露糖醛酸含量至少是80摩尔％，其特征在于所述的藻酸盐通过以下步骤制备：
a)在搅拌条件下向水中添加藻类或海藻，比例分别是1∶3至1∶20，pH在约2.3以上，而温度保持在20℃以上，提取时间为至少30分钟，和
b)将所述的可溶藻酸盐与a)步骤悬浮液中的固体物质分离，这是通过常规的分离方法实现的。

2.  根据权利要求1的方法，其特征在于所述步骤还包括：
c)从分离的溶液中回收所述的藻酸盐。

3.  根据权利要求1或2的方法，其特征在于所述藻类为海藻。

4.  根据权利要求1或2的方法，其特征在于温度保持在55℃，而权利要求1或2的a)步骤的提取时间是5.5小时。

5.  根据权利要求1或2的方法，其特征在于步骤b)中的常规的分离方法是过滤。

6.  根据权利要求2的方法，其特征在于权利要求2的c)步骤从分离的溶液中回收所述藻酸盐是通过沉淀。

7.  根据权利要求1或2的方法，其特征在于，权利要求1或2的a)步骤的提取步骤还包括添加盐，其中盐溶液的浓度范围是0.1-5wt.％。

8.  根据权利要求7的方法，其特征在于所述的盐为CaCl₂或NaCl，其中盐溶液的浓度范围是0.1-5wt.％。

具有高甘露糖醛酸含量的藻酸盐的制备方法
本申请为中国专利申请No.02823707.2(PCT/NO02/00431)的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于具有高甘露糖醛酸含量的藻酸盐制备的改进工艺，其中藻类最初的预提取步骤是这样改进的：调节pH，以便于独立回收具有非常高含量甘露糖醛酸的藻酸盐部分，或将这部分保持在最终的产品中。一般，借助于这种改进工艺，藻酸盐部分由最初的预提取步骤回收时，所述的预提取步骤的藻酸盐含有至少80摩尔％甘露糖醛酸，或保持在进一步的藻酸盐加工工艺中时，藻酸盐终产品的甘露糖醛酸含量是含有至少70摩尔％甘露糖醛酸。总体说来，该新方法与通过常规方法制备的藻酸盐相比，其甘露糖醛酸含量提高了约10摩尔％。
背景技术
藻酸盐是由褐藻分离得到的。藻酸盐也可以由土壤细菌，例如棕色固氮杆菌和褐色球形固氮杆菌以及若干不同的假单胞菌制备。但褐藻一般是市售藻酸盐的来源。
藻酸盐用于食品和用于药物、牙制品、化妆品和其它工业制品。最普通的工业应用是基于其亲水胶体和聚合电解质的性质，这些形成了胶凝、增稠、稳定、膨胀和提供粘性的基础。
藻酸盐是海藻酸的盐，一种直链的杂多糖，其是由(1-4)键的β-D-甘露糖醛酸、称为M、和α-L-古洛糖醛酸、称为G组成。这两种糖醛酸具有下式结构：

β-D-甘露糖醛酸(M)                        α-L-古洛糖醛酸(G)
⁴C₁构象                                     ¹C₄构象

该聚合物存在甘露糖醛酸的均聚物序列，称作M-嵌段、古洛糖醛酸的均聚物序列，称作G-嵌段和甘露糖醛酸和古洛糖醛酸单元混合序列，称作MG-嵌段或交替嵌段。
以下图示表示的是藻酸盐结构的具体例子：
MMMMMMMGGGGGGGGMGMGMGMGMGGGGGGGGM
M-嵌段    G-嵌段 MG-嵌段    G-嵌段
藻酸盐通常含所有的三种嵌段，且一个嵌段一般是由三至三十个单体单元组成的。嵌段的分布依赖于分离出藻酸盐的藻类的种类，以及该植物的年龄和部位。例如来源于茎的藻酸盐与来源于叶的藻酸盐就会有不同的序列和嵌段组成。藻类收获的季节也影响嵌段组成和序列。根据公知常识，G含量最高的藻酸盐源自老L.hyperborea的茎。同一种类的叶G含量就多少降低了些，并且G-嵌段较段，但含量仍然高于大多数的其它种类。市售的藻酸盐通常具有的G含量是25％-70％。
具有M-嵌段高含量的来源，例如是褐藻类的丛梗藻、昆布、巨藻、墨角藻和泡叶藻，特别是春季的泡叶藻果实，其富含甘露糖醛酸。
富含甘露糖醛酸的藻酸盐如US 5169840中所述，显示出其具有免疫刺激活性。
现有技术的描述
对应于US 6121441的挪威专利NO 305033描述一种由藻酸盐制备糖醛酸嵌段的工艺。但该专利涉及的是不同嵌段部分的分馏释放；在工业上G、M和MG是合适的方式，而其中的液体体积被控制。另外，为了获得纯成分，在分馏沉淀工艺中描述的条件是最佳的。
用于制备聚M藻酸盐的其它制备方法，而其中甘露糖醛酸的含量是80％(F_M＝0.80)的内容源自Rosell，K.G.和Srivastava，L.M.，Can.J.Bot，62(1984)，2229-2236页、Craigie，J.S.等，Carbohydr.Polym.，4(1984)，237-252页和Wedlock，D.J.等.，Food Hydrocolloids，4(1990)，41-47页。
如本发明的对工业方法中预提取步骤的简单改进的内容却还没有描述过。本发明中的对高甘露糖醛酸含量的单独回收，或保持在藻酸盐中作为其一部分，与现有技术的工艺相比，显示出这是一种简单而经济的制备方法。
在PCT/US91/00475中，公开了一种含甘露糖醛酸的藻酸盐伤口治疗组合物，及其所采用的制备方法。该组合物包含这样的生物聚合物，例如至少70摩尔％的β-D-甘露糖醛酸(M)藻酸盐。根据这一公开文本的第2页第17行的内容，只有很少的藻类能够制备G-含量小于30％的藻酸盐。但细菌被描述为高M-含量藻酸盐的优选来源。本发明与这一教导有本质的不同，即公开了一种制备藻酸盐的改进的工业方法，并且该改进的方法，使藻酸盐具有高甘露糖醛酸含量，而常规的提取工艺中却无法达到这样的高含量。
本发明的总体描述
通过对预提取步骤或所谓膨胀步骤进行改进，使水可提取的藻酸盐的常规制备方法得到了提高。该步骤在特定的pH下进行，从而得到改进。一种改进是将pH调节低于约2.3，以便于提高藻酸盐终产品中甘露糖醛酸含量总得率至少10摩尔％。这使得产生的藻酸盐具有的M含量至少是70摩尔％。或者在预提取步骤中将pH保持在约2.3以上，这样意想不到的是可溶的藻酸盐部分中就具有了非常高的甘露糖醛酸含量，优选是至少80摩尔％的M。在常规工艺中的提取步骤开始之前，该可溶的藻酸盐部分可以以独立的部分被回收，所述的常规工艺如下所述：
步骤1：藻类物料的预提取或膨胀
步骤2：藻类物料的提取
步骤3：筛分
步骤4：过滤
步骤5：用例如酸或醇沉淀或用碱土金属或碱金属盐处理
步骤6：酸洗(如果在步骤5中不使用酸)
步骤7：藻酸干燥，和选择性地
步骤8：藻酸与合适碱的中和，和
步骤9：对得到的藻酸盐干燥
在上述不同的步骤1-9之间，可以用稀释酸溶液进行可能的中间体的清洗步骤。在步骤8中，碱可以是例如纳或钙的碳酸盐，在步骤9中得到对应的藻酸钠或钙。
在本发明中，预提取步骤(膨胀步骤)中的pH保持在某一pH以上，或调节至某一pH以下，这里所使用的“约2.3”表示的是2.3+/-0.1。
在本发明的第一个方面，当单独地回收富含甘露糖醛酸的部分时，预提取步骤的pH保持在约2.3以上，而液体部分的分离则是由预提取或膨胀步骤的悬浮液，通过过滤或任意其它标准的分离方法，例如离心或筛分实现的。随后，该藻酸盐可以选择性地以任何常规的方式，用醇、酸或盐，例如乙醇、盐酸、硫酸或氯化钙进行液体部分的沉淀。
根据本发明的方法，其中在预提取步骤中，pH保持在约2.3以上，得到富含甘露糖醛酸部分的产率是0.05-10wt.％，优选是2-6wt.％，如第8页表2中所显示的。回收的藻酸盐的M含量至少是80摩尔％。由此本发明提供了用于高含量甘露糖醛酸藻酸盐制备的经济而又简单的方法，得到的藻酸盐制品是特别适用于医药、兽医和饮食领域。
附图的简要说明
图1显示的是具有非常高甘露糖醛酸含量的藻酸盐部分的制备和分离回收的总的工艺流程，所述的甘露糖醛酸的含量高于80摩尔％。
本发明的详细说明
本发明的第一个方面，涉及一种藻酸盐的制备方法，所述的藻酸盐具有的甘露糖醛酸含量至少是80摩尔％，其中所述的藻酸盐是通过以下步骤制备的：
a)在搅拌条件下向水中添加藻类或海藻，比例分别是1∶3至1∶20，pH在约2.3以上，而温度保持在20℃以上至少30分钟，和
b)将所述的藻酸盐与a)步骤悬浮液中的固体物质分离，这是通过常规的分离方法，例如过滤实现的，和任意地
c)回收所述的藻酸盐。
将藻酸盐部分通过过滤，或任意其它合适的常规分离方法，例如离心或筛分，与固体物质分离，且具有甘露糖醛酸含量的藻酸盐任意地通过酸、盐或醇沉淀，从而由溶液中得到回收。
在本发明第二个方面，涉及的藻酸盐的制备方法，所述的藻酸盐具有的甘露糖醛酸含量至少是70摩尔％，其特征在于：
1)在搅拌条件下向水中添加藻类或海藻，比例分别是1∶3至1∶20，在预提取步骤中，pH被调节至约2.3以下，而温度保持在至少20℃至少30分钟，以实现所述藻酸盐的可溶状态，并通过以下步骤回收所述的藻酸盐：2)藻类物料的提取，3)筛分，4)过滤，5)沉淀(例如，用酸或钙盐)，6)酸洗，7)藻酸的干燥，和任意地，8)藻酸的中和，和9)藻酸盐的烘干。
与常规方法相比，该方法得到的M提高了约10摩尔％。通过本发明第二个方面的方法制备的藻酸盐制品，以其可溶状态使M含量是70摩尔％，由此表现出在常规方法中的产率提高，所述的标准方法例如，由以下步骤组成：2)藻类物料的提取，3)筛分，4)过滤，5)沉淀(例如，用酸或钙盐)，6)酸洗，7)藻酸的干燥，8)藻酸的中和，和9)藻酸盐的烘干。
在上述不同的步骤1)-9)之间，可以用稀释酸进行可能的中间体的清洗步骤。
本发明的原料是藻类或海藻，特别是褐藻，其用甲醛处理，以便于使酚固定，并使藻类保鲜。另外，上述藻类可以用酸洗，以去除高粘性的岩藻聚糖。应该理解，该藻类可以以任何公知的方式进行预处理。市售的藻酸盐，最优选干燥的和研磨的藻类，可以采用丛梗藻，但也可以是源自丛梗藻、昆布、巨藻、泡叶藻或墨角藻的新鲜的、完整的或未研磨的藻类，它们适合于作为本发明方法的原料。
本发明通过下述非限制性的实施例进行举例说明。
实施例1
改进方法，其中在“预提取”步骤中pH在2.3以上
该方法的描述：
源自不同丛梗藻的原料，D.potatorum(研磨的)作为样品1和D.antarctica(未研磨的)作为样品2，被添加到水中，添加量如下表所示，时不时地用手搅拌，温度为55℃，保持3.5小时。在室温下贮藏过夜，上述藻类在55℃进行1小时的第二次提取，接着将2.5ml甲醛添加进来，继续提取1小时。
″预提取″步骤