专利名称：纤维多糖系列试剂的同时制备方法
技术领域：
本发明涉及多糖类，尤其涉及一种纤维多糖系列试剂的同时制备方法。
纤维多糖系列试剂是指在水中具有一定溶解度的纤维二糖、纤维三糖、纤维四糖、纤维五糖、纤维六糖等五种试剂。纤维多糖可用作生化试剂(如纤维二糖用作纤维二糖酶的底料)、细菌学试剂、分析标准样(较广泛地用于研究生物质资源的水解，如酸水解、酶水解，以及造纸行业和食品工业等)。另外由于纤维多糖的线性构造，使其可作为模型物质用于研究聚合物的物性。但是，目前国内只有纤维二糖试剂生产。
单独制备纤维二糖时使用有机合成方法，首先纤维素在浓硫酸存在下与乙酸酐反应制成α-纤维二糖八乙酸酯，然后再脱除乙酸基，最后经脱色与溶剂重结晶制备。此反应过程长，成本高。对于同时制备纤维多糖试剂时，目前国外都采用发烟盐酸水解纤维素的方法得到纤维多糖的混合溶液，然后采用柱层析技术分离出纤维多糖的单一成分。由于发烟盐酸腐蚀严重，操作控制困难，得到纤维多糖的混合溶液需用碱中和，且生成的盐严重影响后面的分离过程。
本发明的目的是提供一种工艺简单、操作方便的纤维多糖系列试剂的同时制备方法。
为了达到上述目的本发明采取下列措施纤维多糖系列试剂同时制备方法的步骤为1)纤维素在超/近临界水中连续水解，生成纤维多糖混合液，其反应条件为温度200～600℃，压力1.6～40MPa，停留时间0～600s；2)利用离子交换柱和凝胶渗透柱串联的方法分离纤维多糖混合液，流出液经分流后用示差折光(RI)检测器在线检测出口产品，根据出峰情况收集不同馏分，不同馏分经冷冻干燥后可同时得到纯度大于95％的纤维多糖系列试剂。柱层析条件流动相为水，柱温为0～80℃，空柱流速为0.3～6.4cm/min。
本发明的优点是工艺简单，操作方便。可以根据需要，通过调节反应条件来控制产物中纤维多糖的组成。由于纤维多糖混合原料中纤维多糖含量高，且无盐的存在，因此分离工序相对简单。
下面结合实施例对本发明作详细说明。
水的临界温度为374℃，临界压力为22.0MPa，超临界水是指温度在临界温度以上、压力在临界压力以上的状态。近临界水(near critical water)是指温度在200℃～350℃之间的压缩液态水。本发明利用纤维素在超/近临界水中可不加入催化剂而快速、有选择性地分解的特点(LüXiuyang(吕秀阳)，Sakoda，A，Suzuki，M.Decomposition of cellulose by continuous near-critical water reactions.Chinese J.Chem.Eng.，2000，8(4)，in press；吕秀阳，Sakoda，A，Suzuki，M.纤维素在近临界水中的分解动力学和产物分布研究，化工学报，已录用)以及固体物料在高压下连续进料技术的进步(吕秀阳，夏文莉，刘田春，Sakoda，A，Suzuki，M.生物质资源高压连续输送的研究，农业机械学报，已录用)，采用超/近临界水连续水解纤维素的方法(吕秀阳，Sakoda，A，Suzuki，M.固体废弃物在超/近临界水中连续分解装置的研制，高校化学工程学报，已录用)来制备纤维多糖混合原料。由这一原料出发分离出纤维多糖单一纯品。
纤维素在超/近临界水中水解的产物除了纤维多糖外，还有单糖(葡萄糖与果糖)、单糖的二次分解产物(丙酮醛、5-羟甲基糠醛、糠醛、甘油醛、羟基乙醛、赤藓糖、葡糖酐、二羟基丙酮等)以及有机酸(甲酸、乙酸、糖酸等)。根据这一原料的特点，采用离子交换柱和凝胶渗透柱串联的方法来分离。
离子交换柱层析采用大孔型阴离子交换树脂，可根据原料的情况选用强碱性或弱碱性，它是为了将有机酸与其它成分分离开而采用的，其流动相为水；凝胶渗透柱层析是按照溶质分子体积大小进行分离的，具有对流动相的要求不高、实验条件比较温和、重复性好、速度快、溶质回收率高等优点。对于这一体系，除了纤维多糖外，其余组分的分子量都小于180.1(葡萄糖)，而纤维多糖的分子量如表1所示。
表1 纤维多糖的分子量纤维二糖纤维三糖纤维四糖纤维五糖纤维六糖分子量342.3 504.4 666.6 828.7 990.9因此适合用凝胶渗透柱层析来分离。相邻纤维多糖间的分子量比(Mn/Mn-1，n代表糖的数目)如表2所示。
表2 相邻纤维多糖间的分子量比n2 3 4 5 6Mn/Mn-11.90 1.471.321.241.20从以上数值可见，随着纤维多糖中糖的数目增加，用凝胶渗透色谱分离难度增加。但由于相邻纤维多糖间的分子量比都大于1.20，因此凝胶渗透色谱能较好地分离这一体系。宜采用适合于水作溶剂的亲水性凝胶，如葡萄糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、琼脂糖凝胶、淀粉凝胶、多孔硅胶等。
表3 实施例1产品的产量和纯度纤维二糖纤维三糖纤维四糖纤维五糖纤维六糖产量(mg) 23 19 14 10 5纯度(％) 96.196 95.6 95.495.1分离过程纤维多糖的总收率为71％。
表4 实施例2产品的产量和纯度纤维二糖纤维三糖纤维四糖纤维五糖纤维六糖产量(mg) 32 26 19 11 5纯度(％) 97.096.595.895.1 94.8分离过程纤维多糖的总收率为62％。
权利要求
1.一种纤维多糖系列试剂的同时制备方法，其特征在于制备工艺由以下二个步骤组成1)纤维素在超/近临界水中连续水解，生成纤维多糖混合液，其反应条件为温度200～600℃，压力1.6～40MPa，停留时间0～600s；2)利用离子交换柱和凝胶渗透柱串联的方法分离纤维多糖混合液，流出液经分流后用示差折光检测器在线检测出口产品，根据出峰情况收集不同馏分，不同馏分经冷冻干燥后可同时得到纯度大于95％的纤维多糖系列试剂；柱层析条件流动相为水，柱温为0～80℃，空柱流速为0.3～6.4cm/min。
2.根据权利要求1所述的一种纤维多糖系列试剂的同时制备方法，其特征在于所说的纤维多糖为纤维二糖、纤维三糖、纤维四糖、纤维五糖、纤维六糖。
3.根据权利要求1或2所述的一种纤维多糖系列试剂的同时制备方法，其特征在于所说的离子交换柱层析采用大孔型强碱性或弱碱性阴离子交换树脂。
4.根据权利要求1或2所述的一种纤维多糖系列试剂的同时制备方法，其特征在于所说的凝胶渗透柱层析采用的凝胶为葡萄糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、琼脂糖凝胶、淀粉凝胶、多孔硅胶。
全文摘要
本发明公开了一种纤维多糖系列试剂的同时制备方法。它的步骤为:1)纤维素在超/近临界水中连续水解,生成纤维多糖混合液;2)利用离子交换柱和凝胶渗透柱串联的方法分离纤维多糖混合液,同时制备纤维多糖系列试剂。本发明的优点是工艺简单,操作方便。可以根据需要,通过调节反应条件来控制产物中纤维多糖的组成。由于纤维多糖混合原料中纤维多糖含量高,且无盐存在,因此分离工序相对简单。
文档编号G01N30/02GK1353310SQ0013183
公开日2002年6月12日 申请日期2000年11月6日 优先权日2000年11月6日
发明者吕秀阳 申请人:浙江大学