[发明专利]一种简单、高效的管道结晶型α-和γ-环糊精晶体的纯化和回收方法

说明书

本发明公开了一种简单、高效的管道结晶型α‑和γ‑环糊精晶体的纯化和回收方法。即将环糊精及其衍生物、包结物、混合物等溶解在N,N‑二甲基甲酰胺中，经高温处理后，α‑或γ‑环糊精从N,N‑二甲基甲酰胺中结晶析出，经分离干燥后获得高纯度管道结晶型α‑和γ‑环糊精晶体。本发明既可以在环糊精的工业生产中应用来实现管道结晶型环糊精晶体的纯化，也可以从环糊精包结物或其他混合物中回收管道结晶型环糊精晶体。与传统方法相比，本发明的方法具有操作简单、耗能低、快速分离、高纯度和高得率等显著优点。本发明纯化或回收的环糊精晶体具有开口的“管道型”结晶结构，且管道未被任何客体分子所占据。该多孔晶体在染料吸附，气体负载，催化剂负载和过滤等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及环糊精的纯化和回收领域，具体涉及利用环糊精在N,N-二甲基甲酰胺中的自组装行为及其产生的低临界溶液温度(LCST)现象，实现对环糊精的纯化和回收。

背景技术

环糊精是由D-吡喃型葡萄糖单元通过α-(1-4)-糖苷键连接而成的一类环状低聚糖。根据葡萄糖环单元数目的不同，环糊精可以分为α-,β-,γ-和δ-……环糊精。其中最重要的三种环糊精，即α-、β-和γ-环糊精分别具有6,7,8个葡萄糖环单元。而具有更多的葡萄糖环单元的环糊精，则通常被通称为大环糊精。在保持环糊精基本骨架不变的前提下，利用环糊精分子中的羟基等反应性基团，进行醚化、酯化、氧化和交联等化学反应，向环糊精分子中引入新的功能性基团，可以得到环糊精衍生物。

环糊精在食品，医药，化工，香精香料和农业等领域得到广泛地应用，而基于环糊精的超分子化学研究被认为是本世纪化学领域的可能突破口之一。另一方面，环糊精产业也显示了其极高的商业价值。以1Kg玉米为例，将其加工成可食用的粉条可增值约80％，但将其转化成为环糊精产品则可至少增值20倍。这些都极大地推动了环糊精的工业化生产。环糊精的工业生产方法以酶法为主。酶法生产过程一般包括如下步骤，即菌种的筛选、培养和制备CGTase；从细菌培养液中分离CGTase及酶的纯化、浓缩和粉体化；CGTase转化淀粉或预水解淀粉为环状和非环状糊精；从转化混合物中分离和纯化环糊精。现有的分离纯化技术主要分为两大类，即有机溶剂沉淀法和凝胶色谱法。无论采用上述哪一个方法分离纯化环糊精，都存在环境污染，高耗能，耗时，和低得率的问题，这些问题的存在使得各种环糊精产品的生产成本较高。进而极大地限制了其更大规模的生产和应用。

另一方面，环糊精各种应用大都是通过其空腔和各种客体分子的包结形成包结物而实现的。相应地，如何从包结物中回收环糊精也必然在环糊精的应用越来越广泛的背景下成为了一个亟待解决的课题。例如，聚乙二醇是制药工业中常见的污染物，利用α-环糊精与其包结形成包结物并沉淀可以有效地处理含聚乙二醇废水。但由于目前尚缺乏从包结物中回收α-环糊精的有效方法，使得这一方法成本过高，无法实际应用。

本专利所提出的利用环糊精在N,N-二甲基甲酰胺中的自组装及其产生的低临界溶液温度(LCST)现象既可以实现环糊精的纯化，也可以从环糊精包结物中回收环糊精；且具有操作简单，耗能低，快速分离和高得率等显著优点。特别地，通过本专利地方法所纯化或回收的环糊精产物具有一种新型的结晶结构，即环糊精分子头尾相连，形成具有特定尺寸的连续孔道的多孔晶体。这种晶体结构可应用于染料吸附，气体负载，催化剂负载，过滤等许多领域，从而有可能在将来大大拓展环糊精的应用领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管道结晶型环糊精晶体的纯化和回收的新方法。本发明能够通过简单的操作，实现管道结晶型环糊精及环糊精衍生物晶体的高效快速分离和回收。分离纯化或回收后的环糊精晶体具有一种新型的多孔结晶结构。本发明步骤简单，耗能低，分离快速，得率高，易于实现工业化。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案如下：

当本发明用于管道结晶型环糊精晶体的纯化时，它是通过以下步骤制备得到的：