专利名称：高纯度阿卡波糖的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种阿卡波糖的制备方法，尤其与利用膜技术制备高纯度阿卡波糖的方法有关。
背景技术：
阿卡波糖，商品名称为拜糖平或抑α-葡萄糖苷酶，是白色或类白色粉末，无臭无味；其化学名称为O-4，6-双去氧-4-[(1S，4R，5S，6S)-4，5，6-三羟基-3-羟甲基-2-环己烯基-1-氨基]-a-D-吡喃葡萄糖基-(1→4)-O-a-D-吡喃葡萄糖基-(1→4)-D吡喃葡萄糖；分子式为C25H43NO18；分子量为645.63。
阿卡波糖为一新型口服降血糖药，在肠道内竞争性抑制α-葡萄糖苷酶，可降低多糖及蔗糖分解生成葡萄糖，减少并延缓吸收，因此具有降低饭后高血糖和血浆胰岛素浓度的作用。
目前，阿卡波糖是通过发酵产生，产生菌种为土壤微生物游动放线菌或其衍生物，阿卡波糖经发酵产生后，须通过一系列的提纯工艺，方可制成纯品。
现有技术中，阿卡波糖的提纯生产工艺流程如图1、2所示，参见中国专利申请02136309.9。
其中，图1所示的具体方法是将阿卡波糖发酵液升温到90℃杀菌，加入絮凝剂絮凝后，通过板框过滤，收集阿卡波糖滤液，用盐酸调节PH值为酸性，连续通过阳离子树脂和阴离子树脂吸附部份色素和无机离子，然后通过大孔树脂吸附阿卡波糖，用稀盐酸或缓冲液洗脱阿卡波糖后进行浓缩，用阴离子树脂调节阿卡波糖浓缩液的PH值至中性，再使用强酸性树脂吸附阿卡波糖，分离洗脱阿卡波糖及同系物，收集高纯度阿卡波糖液，再次用阴离子树脂调节阿卡波糖溶液的PH值为中性后，浓缩，进行喷雾干燥或低温干燥，制得阿卡波糖成品。这种方法在分离过程中存在阿卡波糖有效成份收率低，制备方法成本较高、劳动强度大、能耗大和树脂使用量大、酸碱污染严重等缺点，特别是板框过滤过程中由于滤渣中还附含有大量的阿卡波糖产品，无法完全洗脱出来，造成板框过滤收率较低，同时，板框过滤的滤液质量差，脱盐不彻底，可溶性蛋白、糖类、多肽、色素等杂质均不能被有效去除，在后续树脂提取工序中，未去除的盐与阿卡波糖竞争吸附，增加后续树脂提取工序的负荷，且影响树脂提取工艺的整体收率，也影响了最终的阿卡波糖产品质量。
图2所示的具体方法是将阿卡波糖发酵液升温杀菌，通过初级膜系统分离，收集阿卡波糖滤液，用硫酸铝酸化至PH值为5.5-6.5，再经阳离子树脂脱盐脱色、阴离子树脂调节PH值(中和)并脱色，然后经一级膜系统分离和二级膜系统分离、阴离子树脂调节PH值、强酸性大孔树脂吸附、梯度酸洗脱阿卡波糖、阴离子树脂调节PH值、三级膜系统纯化浓缩，最后进行喷雾干燥或低温干燥，制得阿卡波糖成品。这种方法采用无机膜分离技术与树脂吸附工艺结合，将阿卡波糖从含有残余盐类、有色物质和其它大分子杂质的发酵液中提纯出来，提高了阿卡波糖有效成份的提取收率和纯度，减少了树脂的使用从而减少了酸碱的使用量和环境污染，降低了生产成本，劳动强度也小。但是，该生产工艺路线较长，每步工序中阿卡波糖的损耗仍然较高，导致最终的阿卡波糖产品总收率仍不是理想，而且，初级膜系统分离收集得到阿卡波糖滤液中含盐量，仍会增加后续树脂提取工序的负荷，且影响树脂提取工艺的整体收率，也影响了最终的阿卡波糖产品质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高纯度阿卡波糖的制备方法，以缩短整个提取工艺路线，提高阿卡波糖产品的总收率，并进一步提高产品的纯度。
为达成上述目的，本发明的解决方案是高纯度阿卡波糖的制备方法，其具体工艺是发酵产生的阿卡波糖直接用一级膜分离系统，去除菌丝体、可溶性蛋白、培养基及部分色素，得到澄清的阿卡波糖滤液，再用二级膜分离系统，进一步浓缩，并脱盐脱色，去除部分单糖、大量的无机盐等小分子杂质，得到澄清的阿卡波糖浓缩液；然后，经预层析树脂和层析树脂吸附浓缩液中的阿卡波糖，梯度酸洗后得到高纯度的阿卡波糖溶液；最后，用纳滤膜浓缩阿卡波糖糖液，糖液进行喷雾干燥后即得产品。
上述一级膜分离系统采用截留分子量为10000～150000的膜系统，最佳截留分子量为10000-50000，可以是各种超滤膜系统。
上述二级膜分离系统采用截留分子量为5-500的膜系统，最佳截留分子量为150-300，可以是各种纳滤膜系统。
上述二级膜分离系统浓缩，并脱盐脱色后的电导值为2000us/cm以下，最佳电导值控制在1000us/cm以下。
上述经预层析树脂和层析树脂吸附纳滤液中的阿卡波糖，梯度酸洗，并经纳滤浓缩后阿卡波糖糖液纯度为95％以上，特别的可达98.0-99.9％。
上述纳滤膜浓缩阿卡波糖糖液后，可根据需要再增加一次层析树脂进行吸附和纳滤膜浓缩，或增加一次精制树脂，然后，喷雾干燥得产品，以进一步提高阿卡波糖糖液的纯度。
上述一级膜分离系统，加水洗涤量为原料液量的1-3倍，洗涤终止后收率达95％以上。
上述二级膜分离系统浓缩脱盐脱色，加水洗涤量为原超滤液的0.5-1.5倍，最终的浓缩倍数达8-12倍左右，最终浓缩液电导控制在1500us/cm以下，最佳控制在1000us/cm以下。
上述最后一步浓缩阿卡波糖糖液用的纳滤膜截留分子量为5-500。
采用上述方法后，本发明利用一级膜分离系统大分子量超滤取代板框过滤，可以将菌丝体、可溶性蛋白、部分色素、培养基残余一步去除，而阿卡波糖却完全过滤出来，得到澄清的滤液，大大提高了阿卡波糖产品收率(此步收率高达95％以上，而板框过滤的收率只有约80％左右)；大分子量超滤液，再经过二级膜分离系统纳滤膜的浓缩，并加适量水洗涤脱盐，可去除部分单糖、大量的无机盐等小分子杂质，更彻底地脱盐，基本避免了后续树脂提取工序中未去除的盐与阿卡波糖竞争吸附，减少后续树脂提取工序的负荷，使后续树脂工艺的顺利进行。经二级膜分离系统纳滤浓缩的浓缩液含盐色素等杂质低，并且体积小，从而比中国专利申请02136309.9所述工艺更进一步提高阿卡波糖产品的收率，大大减少了树酯吸附中的损失。同时，本发明不需加硫酸铝絮凝剂及硅藻土助滤剂，并省去了原工艺中对提取总收率影响较大的脱盐树脂及浓缩树脂等工序，节约了树脂的使用量，可大大节约生产成本，滤液质量很好，滤液量也大大减少，进一步大大减轻后续树脂工艺提取的负荷及树脂的处理量，还缩短了整个提取工艺路线，也大大提高了产品的总收率。
图1是现有技术中阿卡波糖的提纯生产工艺流程一；图2是现有技术中阿卡波糖的提纯生产工艺流程二；图3是本发明阿卡波糖的提纯生产工艺流程。
具体实施例实验料液为阿卡波糖发酵液，PH值为7.0左右，料液较为粘稠，含残糖量约为8％。
本发明中不需加硫酸铝絮凝剂及硅藻土助滤剂，可大大节约生产成本，滤液质量很好，滤液量也大大减少，这可大大减轻后续树脂工艺提取的负荷及树脂的处理量，大大地节约了树脂的使用量。
具体工艺步骤如图3所示。
实施例一先将阿卡波糖发酵液采用截留分子量为50000的有机平板超滤膜过滤，平均膜通量可达58LMH，加水量为原料液量的1.5倍，最终浓缩倍数为2.0倍。超滤膜过滤的平均收率达99％，远远高于原板框的平均收率80％；通过大分子量超滤系统过滤，去除了菌丝体及大部分大分子蛋白(如可溶性蛋白、培养基及部分色素等)，滤液的澄清度高，质量很好，能够满足生产工艺要求。
再经纳滤膜进一步浓缩，并脱盐脱色，系统选用截留分子量为200的卷式纳滤膜，平均膜通量为25LMH，加水量可控制在原超滤液的1.0倍左右，最终的浓缩倍数可达8倍左右，这样最终浓缩液电导可控制在800us/cm左右，透过液基本无损失，收率可达到98％；通过纳滤膜脱盐脱色，去除部分单糖、大量的无机盐等小分子杂质，得到阿卡波糖纳滤液。
然后，经预层析树脂和层析树脂吸附纳滤液中的阿卡波糖，梯度酸洗后得到高纯度的阿卡波糖纳糖液。
最后，再使用截留分子量为200的纳滤膜浓缩阿卡波糖液，并进行喷雾干燥后即得产品，所得阿卡波糖纯度高达98％以上。
实施例二先将阿卡波糖发酵液采用截留分子量为30000的有机平板超滤膜过滤，平均膜通量可达50LMH，加水量为原料液量的2.5倍，最终浓缩倍数为3倍。超滤膜过滤的平均收率达99％，远远高于原板框的平均收率80％；通过大分子量超滤系统过滤，去除了菌丝体及大部分大分子蛋白(如可溶性蛋白、培养基及部分色素等)，滤液的澄清度高，质量很好，能够满足生产工艺要求。
再经纳滤膜进一步浓缩，并脱盐脱色，系统选用截留分子量为300的卷式纳滤膜，平均膜通量为32LMH，加水量可控制在原超滤液的0.7倍左右，最终的浓缩倍数达10倍左右，这样最终浓缩液电导可控制在1000us/cm左右，透过液基本无损失，收率可达到98％；通过纳滤膜脱盐脱色，去除部分单糖、大量的无机盐等小分子杂质，得到阿卡波糖纳滤液。
然后，经预层析树脂和层析树脂吸附纳滤液中的阿卡波糖，梯度酸洗后得到高纯度的阿卡波糖纳糖液；再增加一次层析树脂进行吸附和纳滤膜浓缩，纳滤膜截留分子量为150。
最后，进行喷雾干燥后即得产品，所得阿卡波糖纯度高达99％以上。
本发明配套的膜清洗剂及清洗方案，通过清洗实验结果可判断，膜通量均能较好的恢复，膜通量下降的趋势不明显，能够满足生产要求。
当然，本发明还可根据需要，在纳滤膜浓缩阿卡波糖糖液后，可根据需要再增加一次层析树脂进行吸附和纳滤膜浓缩，或增加一次精制树脂，然后，喷雾干燥得产品，以进一步提高阿卡波糖糖液的纯度。
权利要求
1.高纯度阿卡波糖的制备方法，其特征是发酵产生的阿卡波糖直接用一级膜分离系统，去除菌丝体、可溶性蛋白、培养基及部分色素，得到澄清的阿卡波糖滤液；再用二级膜分离系统，进一步浓缩，并脱盐脱色，去除部分单糖、大量的无机盐等小分子杂质，得到澄清的阿卡波糖浓缩液；然后，经预层析树脂和层析树脂吸附浓缩液中的阿卡波糖，梯度酸洗后得到高纯度的阿卡波糖溶液；最后，用纳滤膜浓缩阿卡波糖糖液，糖液进行喷雾干燥后即得产品。
2.如权利要求1所述的高纯度阿卡波糖的制备方法，其特征是一级膜分离系统采用截留分子量为10000～150000的膜系统，最佳截留分子量为10000-50000，可以是各种超滤膜系统。
3.如权利要求1所述的高纯度阿卡波糖的制备方法，其特征是二级膜分离系统采用截留分子量为5-500的膜系统，最佳截留分子量为150-300，可以是各种纳滤膜系统。
4.如权利要求1所述的高纯度阿卡波糖的制备方法，其特征是二级膜分离系统浓缩，并脱盐脱色后的电导值为2000us/cm以下，最佳电导值控制在1000us/cm以下。
5.如权利要求1所述的高纯度阿卡波糖的制备方法，其特征是经预层析树脂和层析树脂吸附纳滤液中的阿卡波糖，梯度酸洗，并经纳滤浓缩后阿卡波糖糖液纯度为95％以上，特别的可达98.0-99.9％。
6.如权利要求1所述的高纯度阿卡波糖的制备方法，其特征是纳滤膜浓缩阿卡波糖糖液后，可根据需要再增加一次层析树脂进行吸附和纳滤膜浓缩，或增加一次精制树脂，然后，喷雾干燥得产品，以进一步提高阿卡波糖糖液的纯度。
7.如权利要求1所述的高纯度阿卡波糖的制备方法，其特征是一级膜分离系统，加水洗涤量为原料液量的1-3倍，洗涤终止后收率达95％以上。
8.如权利要求1所述的高纯度阿卡波糖的制备方法，其特征是二级膜分离系统浓缩脱盐脱色，加水洗涤量为原超滤液的0.5-1.5倍，最终的浓缩倍数达8-12倍左右，最终浓缩液电导控制在1500us/cm以下，最佳控制在1000us/cm以下。
9.如权利要求1所述的高纯度阿卡波糖的制备方法，其特征是最后一步浓缩阿卡波糖糖液用的纳滤膜截留分子量为5-500。
全文摘要
本发明公开一种高纯度阿卡波糖的制备方法，其系将发酵产生的阿卡波糖直接用一级膜分离系统，去除菌丝体、可溶性蛋白、培养基及部分色素，得到澄清的阿卡波糖滤液；再用二级膜分离系统，进一步浓缩，并脱盐脱色，去除部分单糖、大量的无机盐等小分子杂质，得到澄清的阿卡波糖浓缩液；然后，经预层析树脂和层析树脂吸附浓缩液中的阿卡波糖，梯度酸洗后得到高纯度的阿卡波糖溶液；最后，用纳滤膜浓缩阿卡波糖糖液，糖液进行喷雾干燥后即得产品。本发明缩短了整个提取工艺路线，提高了阿卡波糖产品的总收率，并进一步提高产品的纯度。
文档编号C07H5/00GK1554662SQ20031011748
公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月19日 优先权日2003年12月19日
发明者蒋林煜, 林凌涛 申请人:三达膜科技(厦门)有限公司