[发明专利]一种氨糖的环保型分离提纯方法

说明书

本发明属于生物化工领域，公开了一种氨糖的环保型分离提纯方法。本发明提出的氨糖的环保型分离提纯方法主要是将氨糖发酵液通过陶瓷膜处理装置、特种反渗透膜装置、分阶段顺序模拟移动床色谱系统、活性炭脱色处理后，制得高浓度、高纯度的氨糖组分溶液，然后蒸发结晶制得氨糖产品和结晶母液，并将结晶母液回收再次处理。本发明采用陶瓷膜处理装置进行杂质颗粒、菌丝体和大分子化合物杂质的初步分离，用特种反渗透膜装置进行浓缩，活性炭脱色，减少后续分离提纯的处理量，降低能耗，降低色谱系统工程规模；用分阶段顺序模拟移动床色谱系统实现氨糖与无机盐、有机盐、低聚糖、色素、单糖、双糖、多肽和核苷酸等多组分杂质的分离。

技术领域

本发明属于生物化工领域，具体涉及一种氨糖的环保型分离提纯方法。

背景技术

氨基葡萄糖(2-amino-2-deoxy-D-glucose，GlcN)俗称氨基糖，简称氨糖，是一种重要的氨基己糖，由葡萄糖的一个羟基被氨基取代形成，易溶于水及亲水性溶剂。通常以N-乙酰基衍生物(如甲壳素)或以N-硫酸酯和N-乙酰-3-O-乳酸醚(胞壁酸)形式存在于微生物、动物来源的多糖和结合多糖中。

N-乙酰氨基葡萄糖，中文别名N-乙酰-D-氨基葡萄糖，英文名称N-acetyl-D-(+)-glucosamine，是分子式C₈H₁₅NO₆，分子量221.21，比旋光度42°。在临床上是治疗风湿性及类风湿性关节炎的药物，也可以作为食品抗氧化剂及婴幼儿食品添加剂，糖尿病患者甜味剂。主要用于临床增强人体免疫系统的功能，抑制癌细胞或纤维细胞的过度生长，对癌症和恶性肿瘤起到抑制和治疗作用；对于各种炎症，能起到有效的治疗，对骨关节炎及关节疼痛也有治疗作用。

因为氨基葡萄糖是糖胺多糖(粘多糖)的前体，而N-乙酰-D-氨基葡萄糖是治疗关节软骨的主要成分，所以氨基葡萄糖常被用于骨关节炎的辅助治疗。

生产GlcN的方法主要有3种，即酸水解法、酶解法及微生物发酵法。前两种方法的生产原料基本上来源于虾蟹的外骨骼，即从虾蟹壳中提取甲壳素与壳聚糖，再经酸解或酶解获得GlcN。高浓度的盐酸在一定的反应条件下能够将虾蟹壳中的甲壳素与壳聚糖降解为GlcN，但由于浓盐酸的大量使用会带来严重的环境问题，将逐步受到国家相关政策的限制；酶解法是利用壳聚糖酶对虾蟹壳进行降解，现在面临的最大问题是生产效率低下，表现为壳聚糖酶价格较高、转化时间较长及生产成本较高。且来源于虾蟹壳的GlcN在临床应用过程中会引起过敏体质患者的过敏反应。所以微生物发酵法生产GlcN得到了越来越多研究者的关注。相较于酸水解法与酶解法，微生物发酵法生产GlcN消除了地域季节对原料来源的限制，产品无鱼腥味；生产周期短，强度高；对环境污染较小；不产生过敏反应等。

中国专利(CN106188167B)公开了从氨糖发酵中分离提取N-乙酰-D-氨基葡萄糖和D-氨基葡萄糖的方法，将发酵液依次经过微滤、超滤和反渗透过滤后，进行蒸发、结晶制得产品。但在实际过滤过程中，杂质颗粒容易堵塞超滤滤芯，使用寿命短，需要频繁更换滤芯，而且一旦发生堵塞，需要将使用中的滤芯整批从机器上卸下之后进行更换，增加生产成本，影响生产进度。而专利中所述微滤、超滤和反渗透方法实际上都无法使发酵液中的氨糖与占大部分杂质组分的无机盐、有机盐、单糖、双糖、核苷酸等进行分离。

本发明采用陶瓷膜处理装置进行杂质颗粒、菌丝体和大分子化合物杂质的初步分离，用一次膜浓缩技术进行浓缩，减少后续分离提纯的处理量，降低色谱系统工程规模；用分阶段顺序模拟移动床色谱系统实现氨糖与其他杂质组分的分离，获得高纯度的氨糖精制液。该色谱系统能将进料、进水、多组分出料收集各阶段的同时连续运行操作；此外，在色谱分离装置之后，采用了活性炭脱色处理和二次膜浓缩技术浓缩分离后的氨糖组分，降低蒸发浓缩处理量，减少能耗，提高氨糖产品的纯度和浓度。

本发明在采用陶瓷膜处理装置后还增加了膜脱色技术，使得前期预处理效果更好，避免和保护色谱分离树脂受色素的吸附污染，降低后期活性炭脱色的处理量，节约能耗，降低成本。

发明内容