一种海带酶解液或水解液中褐藻多糖硫酸酯的提取分离工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及海洋化工技术领域。更具体地，涉及一种海带酶解液或水解液中褐藻 多糖硫酸酯的提取分离工艺。
【背景技术】
[0002] 海带多糖又称为褐藻多糖，主要由褐藻多糖硫酸酯（Fucoidan)、褐藻胶（Algin) 和褐藻淀粉（Laminaran)三种多糖组成，其中，褐藻胶是褐藻酸及褐藻酸盐衍生物的统称， 代表性物质为海藻酸钠。海带多糖的结构比较复杂，其主要成分为岩藻糖和硫酸酯，除此之 外，还含有褐藻多糖硫酸酯又称为褐藻糖胶（FCSPs)，是一类硫酸化的水溶性杂多聚糖，主 要由其特征性单糖L-岩藻糖和硫酸酯基组成，还含有少量葡萄糖醛酸、半乳糖和木糖葡萄 糖、半乳糖、甘露糖等其它单糖，有些还含有乙酰基和蛋白质，而且其分子结构随原料组成、 提取条件的变化而变化。Patankar等人于1993年首次提出了褐藻多糖的一般分子结构，他 们认为褐藻多糖主要是由L-岩藻糖通过α -1，3-糖苷键链接而成的多聚物。
[0003] 对于褐藻多糖硫酸酯的提取方法，目前有水提醇沉法、酸提法、盐提法、酶提法、沉 淀法、超声波辅助提取法和微波辅助提取法。各种提取方法的特点比较如下：
[0005] 从表中可以看出，酶、超声波、微波辅助提取法对于条件要求较高且无法连续化生 产，而水提、酸提提工艺会产生大量废酸、废水，乙醇回收利用效率较低，盐提法分离程度相 对较低。因此，选择合适的提取分离工艺，对于褐藻多糖硫酸酯的提取具有非常重要的意 义。
【发明内容】
[0006] 本发明的一个目的在于提供一种海带酶解液或水解液中褐藻多糖硫酸酯的提取 分离工艺，该提取分离工艺具有较高的选择性，所得粗多糖产品纯度较高。
[0007] 为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0008] -种海带酶解液或水解液中褐藻多糖硫酸酯的提取分离工艺，所述工艺包括如下 步骤：
[0009] 1)将海带酶解液或水解液进行预处理得预处理液；
[0010] 2)将预处理液进行萃取操作得萃取液；
[0011] 3)将萃取液进行反萃取操作得褐藻多糖硫酸酯水溶液。
[0012] 由于褐藻多糖硫酸酯具有阴离子多糖的性质，本发明从酰胺类萃取剂：csl号、 cs2号萃取剂（csl号和cs2号均为酰胺类物质，本发明中csl号具体为N，N-二丁基戊酰 胺、cs2号具体为N，N二己基丙酰胺，以下不再一一赘述）；季铵盐类萃取剂：十八烷基二甲 基苄基氯化铵（1827)、十二烷基二甲基苄基氯化铵（1227);胺类萃取剂：三辛胺（TOA)、三 (辛-癸）烷基叔胺（N235)、月桂胺中选择主萃取剂；在实际的操作过程中，由于纯溶剂萃 取体系往往较粘稠、不易分相、夹带严重，所以需要用到稀释剂，稀释剂本身不对萃取过程 产生任何影响，但可以调节主萃取剂的含量，从而影响分层效果。本试验所用到的稀释剂主 要有脱芳煤油、19-支链伯醇（A1416)、正癸醇、C12醇等；除了主萃取剂和稀释剂，相调节剂 也对萃取过程有很大影响，相同的试验，相调节剂的有无直接影响到有机相与水相的分层 时间、分层效果，合适的相调节剂可以使水相清晰透明、避免乳化夹带、降低体系粘稠度提 升流动性。本发明选用的相调节剂为正辛醇和异辛醇。
[0013] 经过大量实验证明，除十二烷基二甲基苄基氯化铵（1227)萃取剂外，其它萃取 剂的萃取率都与萃取剂的用量呈正相关趋势； CS2号、脱芳煤油、异辛醇组成的萃取体系中 cs2号的含量达到30%之后萃取率不再增加，趋于平稳，而1227萃取剂虽然具有很强的萃 取能力，但是在后续的试验中发现由于其水溶性较强，无法实现逆流萃取工艺，必须选择新 的萃取体系；从萃取率的角度考虑，排除了 N235、csl号+脱芳煤油体系；从分层效果考虑， 排除了十八烷基二甲基苄基氯化铵（1827)、月桂胺、TOA萃取剂。剩余的cs2号+A1416、csl 号+30%异辛醇+20%脱芳煤油萃取剂萃取率相近、分层效果相似。
[0014] 大部分稀释剂无法改善CS2号的分层效果，大量试验发现只有脱芳煤油与A1416 可以起到良好的效果，最终确定的cs2号萃取体系为：50% cs2号+50% A1416。
[0015] 对于csl号萃取体系，在分相过程中，随着萃取剂用量的增加，体系粘稠性逐渐加 大，分层效果变差，当csl号用量达到30 %以上时，体系出现较轻微的乳化层，不利于后续 工艺的实施。同时，当csl号含量增加到50%之后萃取率只升高了 6%，相对来说上升不是 很明显，从经济角度看不是很合算。以脱芳煤油为稀释剂时，csl号萃取率最高，所以最终 选用的萃取体系为csl号用量30%，脱芳煤油50%，异辛醇20 %。
[0016] 转速主要影响的是有机相与水相的混合程度，随搅拌速度的增加，能够提供足够 的外部能量以打破两相间的界面张力，从而使得萃取剂与被萃物能够在更微观的层面进行 混合、反应，传质速率增加，萃取率从而上升，当转速增加到500r/min之后，两相的传质基 本完成，萃取率达到最高，萃余液pH稳定在7左右；由于cs2号萃取剂萃取褐藻多糖硫酸酯 为放热反应，升温不利于反应进行，因而选用cs2号萃取体系时，萃取温度为常温；而csl号 萃取体系的萃取率随温度的增加无明显变化。
[0017] 由于cs2号萃取体系对褐藻多糖硫酸酯的萃取为放热反应，所以高温有利于反 萃，因此采用热水作为反萃剂。
[0018] 由于cs2号萃取体系对褐藻多糖硫酸酯的萃取是放热反应，理论上温度的升高有 利于反萃，但是随着温度的进一步升高，反萃率反而下降，这可能是在高温条件下萃合物的 结构发生转变，分子间结合力变强，不利于反萃，因而反萃温度选在60°C。
[0019] 本发明的有益效果如下：
[0020] 本发明采用的溶剂萃取法易于工业化和连续化操作，萃取剂可以回收利用，降低 生产成本；提取过程具有较高的选择性，所得粗多糖产品纯度较高。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明褐藻多糖硫酸酯与膳食纤维提取分离工艺流程图；
[0022] 图2是不同稀释剂对csl号萃取率的影响示意图；
[0023] 图3是揽摔速率对萃取率的影响不意图；
[0024] 图4是温度对萃取率的影响不意图；
[0025] 图5是InD与1/T的关系示意图；
[0026] 图6是相比对萃取率的影响示意图；
[0027] 图7是萃取率与原料液浓度的关系示意图；
[0028] 图8是多级逆流萃取工艺流程图；
[0029] 图9是第1轮各级出口水相浓度及pH变化示意图；
[0030] 图10是各级萃取率随出口水相pH的变化示意图；
[0031 ] 图11是相比对反萃率及反萃液pH的影响示意图：
[0032] 图12是相比对分配比的影响示意图；
[0033] 图13是转速对反萃率及反萃液pH的影响示意图；
[0034] 图14是转速对分配比的影响示意图。
【具体实施方式】
[0035] 为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说 明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此 限制本发明的保护范围。
[0036] 实施例1【本发明中的相比均是指有机相和无机相的体积比，以下不再一一赘述； csl号和cs2号均为酰胺类物质，本发明中csl号具体为N，N-二丁基戊酰胺、cs2号具体 为N，N二己基丙酰胺，以下不再一一赘述】
[0037] -种海带酶解液或水解液中褐藻多糖硫酸酯的提取分离工艺，包括如下步骤：
[0038] 1)将海带酶解液或水解液进行预处理得预处理液；
[0039] a.向海藻多糖的浓度为0. 35g/L、pH值为0. 46的20.0 ml海带酶解液或水解液中 加入I. 5ml浓硫酸；
[0040] b.对所述加浓硫酸后的海带酶解液或水解液用200滤布进行粗过滤，得滤渣和滤 液；所得滤渣为海带渣，将海带渣收集备用；
[0041] c.将得到的滤液在3000r/min的条件下离心10min后去除剩余少量海带渣收集离 心液备用；所述离心液为所述预处理液；
[0042] 2)将得到的预处理液进行萃取操作得萃取液；
[0043] 萃取操作的条件为：
[0044] 选择体积比为1:1的cs2号和19-支链伯醇的混合体系作为萃取剂；萃取的相比 为5:2 ;萃取方式为8级逆流萃取；萃取温度为20°C ;萃取时间为5min ;萃取转速为500r/ min ；
[0045] 萃取率为96 %;
[0046] 3)将萃取液进行反萃取操作得褐藻多糖硫酸酯水溶液。
[0047] 反萃操作的条件为：
[0048] 反萃剂为60°C的水（或lmol/L的硫酸溶液，或lmol/L的氢氧化钠溶液）；反萃的 相比为1:1 ;反萃的温度为60°C ;反萃的时间为5min ;反萃的转速为700r/min ;
[0049] 反萃的一级反萃率为48%，总反萃率为91%。
[0050] 4)将得到的褐藻多糖硫酸酯水溶液经浓缩、沉淀、干燥得到粗的褐藻多糖硫酸酯， 所得粗褐藻多糖硫酸酯的纯度为90 %。
[0051] 步骤1)得到的海带渣，经脱水后置于研钵中研磨粉碎，然后恒温干燥；干燥后的 0. 5g海带渣以1:100g/mL的料液比加入浓度为20g/L的Na2CO3溶液50mL ;在80°C的水浴 中消化12min ;海带渣消化率为80%;海带渣经消化、干燥后进行漂白，采用浓度6%的双氧 水以1:758/1^的料液比于80°(：的恒温水浴中漂白211 ;再加入31^浓度30%的双氧水漂白 2h，所得产品为米白色；干燥、粉碎；用于制备水不溶性膳食纤维成品。
[0052] 实施例2
[0053] -种海带酶解液或水解液中褐藻多糖硫酸酯的提取分离工艺，包括如下步骤：
[0054] 1)将海带酶解液或水解液进行预处理得预处理液；
[0055] a.向海藻多糖的浓度为0. 35g/L、pH值为0. 46的20.0 ml海带酶解液或水解液中 加入I. 5ml浓硫酸；
[0056] b.对所述加浓硫酸后的海带酶解液或水解液用200滤布进行粗过滤，得滤渣和滤 液；所得滤渣为海带渣，将海带渣收集备用；
[0057] c.将得到的滤液在3000r/min的条件下离心10min后去除剩余少量海带渣收集离 心液备用；所述离心液为所述预处理液；
[0058] 2)将得到的预处理液进行萃取操作得萃取液；
[0059] 萃取操作的条件为：
[0060] 选择体积比为3:5:2的csl号、脱芳煤油和异辛醇的混合体系作为萃取剂；萃取的 相比为1:1 ;萃取方式为8级逆流萃取；萃取温度为20°C ;萃取时间为IOmin ;萃取转速为 550r/min ；
[0061] 萃取率为85% ;
[0062] 3)将萃取液进行反萃取操作得褐藻多糖硫酸酯水溶液。
[0063] 反萃操作的条件为：
[0064] 反萃剂为50°C的水（或I. 2mol/L的硫酸溶液，或3mol/L的氢氧化钠溶液）；反萃 的相比为2:1 ;反萃的温度为70°C ;反萃的时间为IOmin ;反萃的转速为750r/min ;
[0065] 反萃的一级反萃率为40%，总反萃率为87%。
[0066] 4)将得到的褐藻多糖硫酸酯水溶液经浓缩、沉淀、干燥得到粗的褐藻多糖硫酸酯， 所得粗褐藻多糖硫酸酯的纯度为85 %。
[0067] 步骤1)得到的海带渣，经脱水后置于研钵中研磨粉碎，然后恒温干燥；干燥后的 0. 5g海带渣以1:100g/mL的料液比加入浓度为20g/L的Na2CO3溶液50mL ;在80°C的水浴 中消化12min ;海带渣消化率为80%;海带渣经消化、干燥后进行漂白，采用浓度6%的双氧 水以1:75g/mL的料液比于80°C的恒温水浴中漂白2h ;再加入3mL浓度30 %的双氧水漂 白2h，所得产品为米白色；干燥、粉碎；用于制备水不溶性膳食纤维成品。
[0068] 本发明进行实验的情况如下：
[0069] 本发明中对海带酶解液或水解液（原料液）中褐藻多糖硫酸酯的测试与表征方 法：