专利名称：一种k－卡拉胶的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种从海藻中分离地区卡拉胶的方法，更具体地说是从卡拉胶混合物中制备K-卡拉胶的方法。
背景技术：
多糖是地球上最丰富的生物大分子，而卡拉胶是多糖家族中的重要一员，卡拉胶(Carrageenan)，又名角叉菜胶，它是一种由1，3键合的β-D-半乳糖基和1，4键合的α-D-半乳糖基重复交叉连结而成的硫酸化胞壁多糖。它是从交叉菜(Chondrus)、麒麟菜(Eucheuma)、杉藻(Gigartina)及沙菜(Hypena)等多种红藻中提取出来的。这些物质来源丰富，无污染，具有众多的应用领域，早在600多年前就有应用，20世纪50年代就有研究，至今仍有许多研究工作者进行这方面的研究。
(1→3)与(1→4)交叉连接的D-半乳糖是卡拉胶的共同结构，因取代基等的不同而分为众多类型。根据是否含有3，6-内醚半乳糖以及硫酸基的含量和在分子中连接的位置，将卡拉胶分为K族和λ族。K-卡拉胶(KC)是K族其中的一种，它是由β-(1→3)-D-半乳糖-4-硫酸基和α-(1→4)-3，6-内醚-D-半乳糖形成的交替共聚物。因为它具有优良的热可逆凝胶化，抗蛋白凝结、亲水无毒性等独特性能，成为卡拉胶中的佼佼者而备受关注，在食品、化工和包装等方面应用广泛。特别是近年来在医药和生物工程领域的应用，更引起人们广泛的研究兴趣。
不同类型的卡拉胶，由于其特性不同，其用途亦有较大的区别。K-卡拉胶，其凝固性能最好，粘度较低，适合于做果冻、固定化酶载体、药用胶囊原料等；λ-卡拉胶，粘度最高，但不能凝固，主要作为增稠剂使用；ι-卡拉胶，粘度介于K-卡拉胶、λ-卡拉胶之间，通常利用其与蛋白质反应的特性，适合于制造乳制品。K-卡拉胶能形成坚硬的凝胶，符合药用辅料的要求，在医药工业中又可以作为乳化剂、混悬剂、成膜剂、凝胶济、缓释剂等，用途广泛。
红藻藻体中不存在理想的重复二糖连接的卡拉胶，是多种卡拉胶结构的混合体。由于K-卡拉胶具有良好的性能，尤其是它具有高的凝胶强度，是制备药用硬胶囊原料之一。因此从卡拉胶混合体中分离制取K-卡拉胶成了研究者们关注的焦点。
中国专利文献专利号为94112179.8(受权公告号CN1037067C)的专利文献报导了从卡拉胶混合体中提纯K-卡拉胶的方法。
该制取的方法是以麒麟藻及卡拉胶半成品为原料用氯化钠水溶液作为浸取剂浸取卡拉胶混合物，其条件为氯化钠的浓度 0.6-1.0％(wt)；溶液的PH值7.0-8.0；操作温度 75-85℃；保温时间 0.2-0.7hr；粘度 35-45厘泊；将浸液过滤除去浸取液的杂质，得到滤液；用氯化钾作为盐析剂，对滤液进行盐析沉淀，其条件为氯化钾的浓度 3.6-4.6％(wt)；操作温度 0-40℃；过滤出盐析沉淀；用乙醇、异丙醇或它们的混合物作为挤水剂，对滤饼进行挤水，其条件为挤水剂(v)；投料量(千基，wt)＝3-8∶1。
该专利方法所制备出来的K-卡拉胶，其凝胶强度高，可达800-1100g/cm2，K-卡拉胶的提取率为75％，但是其不足之处是该方法要用氯化钾作为盐析剂，所生成的K-卡拉胶是K-卡拉胶的钾盐。由于K-卡拉胶的钾盐在水中只能吸水膨胀，不溶于水，λ-卡拉胶、ι-卡拉胶、K-卡拉胶的钠盐能溶于水，当用于药用硬胶囊的原料时，还要将K-卡拉胶的钾盐转换成K-卡拉胶的钠盐。而且其工艺流程仍较长，成本高。
发明内容
本发明的目的就在于研究出一种新的制备K-卡拉胶的方法，克服现有技术中存在的不足，避免生成K-卡拉胶的钾盐，而又使其所生成的K-卡拉胶具有高的凝胶强度。
为了达到发明目的，本发明的研究者进行了许多研究工作。曾以粗藻为原料，用热水提取，将所用的热水调至5.0-6.5，再用含有与水混溶的有机溶剂例如甲醇、乙醇、异丙醇等，加入到所得的溶液中沉淀K-卡拉胶。实验结果表明，所得产品的凝胶强度低，这可能是由于在酸性介质中K-卡拉胶容易发生酸水解作用，加热使水解更快，大分子降解为小分子，粘度下降，凝胶强度下降。为了查明凝胶强度下降的原因，用各种方法进行了试验。经过多次的研究结果表明，在弱碱条件下可以得到满意的结果。研究出了一种K-卡拉胶的制备方法，用这种方法制备出的K-卡拉胶凝胶强度高。
实验表明在弱碱性条件下，K-卡拉胶在一定乙醇的浓度的范围内，其溶解度比λ-卡拉胶、ι-卡拉胶的溶解度更小，利用K-卡拉胶的这种性质从卡拉胶的混合物中制备出K-卡拉胶。
本发明的一种K-卡拉胶的制备方法，以卡拉胶的混合物为原料，在卡拉胶的混合物中加入PH＞7～9的浓度10-60％体积百分数的乙醇水溶液，形成混合物，于55-85℃的温度下回流0.5-2.5小时，放置至室温，过滤，得到K-卡拉胶。
所用原料卡拉胶混合物为市售食品添加剂级的卡拉胶，它是含有K-卡拉胶、λ-卡拉胶、ι-卡拉胶的混合物；也可以用含有K-卡拉胶、λ-卡拉胶、ι-卡拉胶的菲律宾产的卡拉胶半成品作为原料。
在原料卡拉胶的混合物中，所加入的PH＞7～9浓度10-60％体积百分数的乙醇水溶液的量为原料卡拉胶混合物的量与PH＞7～9浓度10-60％体积百分数的量的重量比为1∶0.5～6，又以1∶1～6为好。所用的乙醇可以是工业级乙醇、化学纯、分析纯乙醇、医药级乙醇。用氢氧化钠水溶液、盐酸来调节乙醇水溶液的PH值。若用PH＞7～8的浓度为10-60％体积百分数的乙醇水溶液，可以生产出K-卡拉胶。但是，这样生产出的K-卡拉胶的凝胶强度比加入PH＞8～9的浓度10-60％体积百分数的乙醇水溶液生产出的的凝胶强度稍低，以PH＞8～9的浓度10-60％体积百分数的乙醇水溶液为佳。
加入PH＞7～9的10-60％体积百分数的乙醇水溶液或加入PH＞8～9的10-60％体积百分数的乙醇水溶液后，于55-85℃的温度下回流，其回流温度＞85℃使大分子降解为小分子，使其凝胶强度变小，所以回流温度又以60-80℃为宜。回流的时间为0.5-2.5小时，又以1-2小时为好。
所说的室温为15-25℃。过滤时，在实验室可以用滤纸过滤，工业上可用板框压滤机进行。
为了使过滤后的K-卡拉胶杂质的含量减小，过滤后可以用PH＞7～9的10-60％体积百分数的乙醇水溶液或用PH＞8～9的10-60％体积百分数的乙醇水溶液洗涤2-5次更好。
为了使过滤后的K-卡拉胶干燥，可以将过滤后的K-卡拉胶或经过滤洗涤后的K-卡拉胶于45-85℃的温度下干燥，又以45-65℃的温度下干燥为好，至K-卡拉胶中的水分含量＜12％(重量百分数)。
在进行实验研究中，一个偶然的机会发现，在原料卡拉胶混合物中，加入PH＞7～9的浓度10-60％体积百分数的乙醇水溶液，更好加入PH＞8～9的浓度10-60％体积百分数的乙醇水溶液后，用超声波发生器进行超声处理后，制备出来了凝胶强度更好的K-卡拉胶，形成本发明的另一种K-卡拉胶的制备方法。
本发明的另一种K-卡拉胶的制备方法，以卡拉胶混合物为原料，在原料卡拉胶混合物中加入PH＞7～9的浓度10-60％体积百分数的乙醇水溶液，形成混合物，以频率20-60千赫(KHz)的超声波处理所形成的混合物10-100分钟，在超声波处理过程中，所被超声波处理的混合物的温度控制在20-40℃，经超声波处理10-100分钟后，过滤，得到K-卡拉胶。
所用的原料卡拉胶混合物也是市售食品添加剂级卡拉胶及菲律宾产的卡拉胶半成品。
在原料卡拉胶的混合物中，所加入的PH＞7～9的浓度10-60％体积百分数的乙醇的量为原料卡拉胶混合物的量与PH＞7～9的浓度10-60％体积百分数梁的重量比为1∶0.5～6，又以1∶1～6为好。所用的乙醇可以是工业级乙醇、化学纯、分析纯乙醇、医药级乙醇。用氢氧化钠水溶液、盐酸来调节乙醇水溶液的PH值，用PH＞7～8的浓度10-60％体积百分数的乙醇水溶液，可以生产出K-卡拉胶。但是，这样生产出的K-卡拉胶的凝胶强度比用PH＞8～9的浓度10-60％体积百分数的乙醇水溶液生产出的K-卡拉胶的凝胶强度稍低。以PH＞8～9的浓度10-60％体积百分数的乙醇水溶液为佳。
加入PH＞7～9的10-60％体积百分数的乙醇水溶液或加入PH＞8～9的10-60％体积百分数的乙醇水溶液后，用20-60千赫(KHz)的超声波处理10-100分钟，又以处理10-60分钟为佳。
所说的室温为15-25℃。过滤时，在实验室可以用滤纸过滤，工业上可用板框压滤机进行。
为了使过滤后的K-卡拉胶杂质的含量减小，可以用PH＞7～9的10-60％体积百分数的乙醇水溶液或用PH＞8～9的10-60％体积百分数的乙醇水溶液洗涤2-5次更好。
为了使过滤后的K-卡拉胶干燥，可以将过滤后的K-卡拉胶或经过滤洗涤后的K-卡拉胶于45-85℃的温度下干燥，又以45-65℃的温度下干燥为好，至K-卡拉胶中的水分含量＜12％(重量百分数)。
本发明的上述二种制备方法制出来的K-卡拉胶又叫做海藻多糖胶，生产出的K-卡拉胶用美国药典26版的红外光谱法进行测试。
本发明的K-卡拉胶的制备方法的优良效果为(1)用本发明的方法制备出来的K-卡拉胶的凝胶强度高，有的可高达1100g/cm2以上。
(2)用本发明的方法对K-卡拉胶的提取率可达80％以上，所说的提取率为产品的产量与原料量的比，以百分数表示。
(3)用本发明的方法制出的K-卡拉胶的运动粘度＞80mm2/s(秒)(用平氏粘度计测定)，其粘度一般在80-110mm2/s之间，用本发明的方法制备出的K-卡拉胶用以制备出的医药用胶囊完全符合现行中国药典的质量要求。
(4)本发明的方法工艺简短，节能，不用氯化钾，不形成卡拉胶的钾盐，降低了产品的成本。
具体实施例方式
以下用实施例对本发明的方法作进一步的说明，有助于对本发明的K-卡拉胶制备方法的进一步的理解，实施例不限定本发明的保护范围，其保护范围由权利要求来决定。
实施例1在市售回流罐(ZN型，医药化工容器制造厂出品)中加入1公斤市售食品添加剂卡拉胶混合物作为原料，在卡拉胶混合物中加入PH＝8.5的浓度35％体积百分数的乙醇水溶液，形成混合物。原料卡拉胶的量与PH＝8.5的浓度35％体积百分数的乙醇水溶液量的重量比为1∶2，于80℃的温度下回流1.5小时，放置至室温25℃，用滤纸过滤后，用PH＝8.5的浓度35％体积百分数的乙醇水溶液洗涤3次，洗涤后于70℃的温度下用市售实验室用的恒温箱(DHP-420型，北京市光明医疗仪器厂)中干燥至水分含量为11％重量百分数，其提取率为88％重量百分数。经美国药典26版所述的红外光谱法测试合格，经测试其凝胶强度为1200g/cm2，其运动粘度为90mm2/s(用平氏粘度计测定)。
实施例2其所用的设备及其操作方法基本同实施例1，唯有不同的是，1公斤菲律宾产卡拉胶半成品，即卡拉胶混合物中，加入PH＝9的浓度60％体积百分数的乙醇水溶液，形成混合物。原料量与PH＝9的浓度60％体积百分数的乙醇水溶液量的重量比为1∶6，于55℃的温度下回流2.5小时，放置至室温25℃，用滤纸过滤后，用PH＝9的浓度60％体积百分数的乙醇水溶液洗涤5次，于85℃的温度下干燥至水分含量为10％重量百分数，其提取率为81％重量百分数，其凝胶强度为1150g/cm2，其运动粘度为95mm2/s(用平氏粘度计测定)。
实施例3其所用的设备及其操作方法基本同实施例1，唯有不同的是，在原料卡拉胶混合物中加入PH＝7.5的浓度35％体积百分数的乙醇水溶液，所得产品K-卡拉胶的凝胶强度为930g/cm2。
实施例4其所用的设备及其操作方法基本同实施例1，唯有不同的是过滤后不洗涤，其产品K-卡拉胶的凝胶强度为1050g/cm2。
实施例5其所用的设备及其操作方法基本同实施例1，唯有不同的是，以1公斤市售的食品添加剂级卡拉胶混合物为原料，在原料中加入PH＝8.2的浓度45％体积百分数的乙醇水溶液，形成混合物。原料量与PH＝8.2的浓度45％体积百分数的乙醇水溶液量的重量比为1∶4，于65℃的温度下回流1小时，放置至室温15℃，用滤纸过滤后，用PH＝8.2的浓度45％体积百分数的乙醇水溶液洗涤3次，于65℃的温度下干燥至水分含量为11.5％重量百分数，其提取率为85％重量百分数，其凝胶强度为1180g/cm2，其运动粘度为85mm2/s(用平氏粘度计测定)。
实施例6其所用的设备及其操作方法基本同实施例1，唯有不同的是，以1公斤市售的食品添加剂级卡拉胶混合物为原料，在原料中加入PH＝8.7的浓度25％体积百分数的乙醇水溶液，形成混合物。原料量与PH＝8.7的浓度25％体积百分数的乙醇水溶液量的重量比为1∶3，于75℃的温度下回流0.8小时，放置至室温25℃，用滤纸过滤后，用PH＝8.7的浓度25％体积百分数的乙醇水溶液洗涤2次，于45℃的温度下干燥至水分含量为10.5％重量百分数，其提取率为81％重量百分数，其凝胶强度为1200g/cm2，其运动粘度为82mm2/s(用平氏粘度计测定)。
实施例7其所用的设备及其操作方法基本同实施例1，唯有不同的是，以1公斤市售的食品添加剂级卡拉胶为原料，在原料中加入PH＝8.5的浓度10％体积百分数的乙醇水溶液，形成混合物。原料量与PH＝8.5的浓度10％体积百分数的乙醇水溶液的重量比为1∶0.5，其凝胶强度为1000g/cm2。
实施例8在容器中加入市售的食品添加剂级卡拉胶混合物作为原料，在卡拉胶混合物中加入PH＝8.5的浓度35％体积百分数的乙醇水溶液，形成混合物。原料量与PH＝8.5的浓度35％体积百分数的乙醇水溶液量的重量比为1∶2，以频率40千赫(KHz)的超声波处理所形成的混合物(超声波发生器为JU-6212型，上海杰恩普超声设备有限公司出品)55分钟。在超声波处理过程中，所被超声波处理的混合物的温度控制在30℃，经超声波处理55分钟后，用滤纸过滤，用PH＝8.5的浓度35％体积百分数的乙醇水溶液洗涤3次，洗涤后于70℃的温度下用市售实验室用的恒温箱干燥至水分含量为10.9％重量百分数，其提取率为88.5％重量百分数，经美国药典26版所述的红外光谱法测试合格，经测试其凝胶强度为1250g/cm2，其运动粘度为91mm2/s(用平氏粘度计测定)。
实施例9其所用的设备及其操作方法基本同实施例8，唯有不同的是，1公斤菲律宾产卡拉胶半成品，即卡拉胶混合物中，加入PH＝9的浓度60％体积百分数的乙醇水溶液，形成混合物。原料量与PH＝9的浓度60％体积百分数的乙醇水溶液量的重量比为1∶6，以频率20千赫(KHz)的超声波处理100分钟，被超声波处理的混合物的温度控制在40℃，经超声波处理100分钟后，用滤纸过滤，用PH＝9的浓度60％体积百分数的乙醇水溶液洗涤3次，洗涤后于85℃的温度下干燥至水分含量为9.9％重量百分数，其提取率为83％重量百分数，其凝胶强度为1180g/cm2，其运动粘度为96mm2/s(用平氏粘度计测定)。
实施例10其所用的设备及其操作方法基本同实施例8，唯有不同的是，在原料卡拉胶混合物中加入PH＝7.5的浓度35％体积百分数的乙醇水溶液，所得产品K-卡拉胶的凝胶强度为950g/cm2。
实施例11其所用的设备及其操作方法基本同实施例8，唯有不同的是过滤后不洗涤，其产品K-卡拉胶的凝胶强度为1100g/cm2。
实施例12其所用的设备及其操作方法基本同实施例8，唯有不同的是，以1公斤市售的食品添加剂级卡拉胶混合物为原料，在原料中加入PH＝8.2的浓度45％体积百分数的乙醇水溶液，形成混合物。原料量与PH＝8.2的浓度45％体积百分数的乙醇水溶液量的重量比为1∶4，以频率60千赫(KHz)的超声波处理10分钟，被超声波处理的混合物的温度控制在20℃，经超声波处理10分钟后，用滤纸过滤，用PH＝8.2的浓度45％体积百分数的乙醇水溶液洗涤3次，于65℃的温度下干燥至水分含量为11％重量百分数，其提取率为86.5％重量百分数，其凝胶强度为1200g/cm2，其运动粘度为87mm2/s(用平氏粘度计测定)。
实施例13其所用的设备及其操作方法基本同实施例8，唯有不同的是，以1公斤市售的食品添加剂级卡拉胶混合物为原料，在原料中加入PH＝8.7的浓度25％体积百分数的乙醇水溶液，形成混合物。原料量与PH＝8.7的浓度25％体积百分数的乙醇水溶液量的重量比为1∶3，以频率30千赫(KHz)的超声波处理20分钟，被超声波处理的混合物的温度控制在30℃，经超声波处理20分钟后，用滤纸过滤，用PH＝8.7的浓度25％体积百分数的乙醇水溶液洗涤2次，于45℃的温度下干燥至水分含量为10.1％重量百分数，其提取率为82％重量百分数，其凝胶强度为1210g/cm2，其运动粘度为83mm2/s(用平氏粘度计测定)。
实施例14其所用的设备及其操作方法基本同实施例8，唯有不同的是，以1公斤市售的食品添加剂级卡拉胶为原料，原料中加入PH＝8.5的浓度10％体积百分数的乙醇水溶液，形成混合物。原料量与PH＝8.5的浓度10％体积百分数的乙醇水溶液的重量比为1∶0.5，其凝胶强度为1050g/cm2。
权利要求
1.一种K-卡拉胶的制备方法，其特征是，以卡拉胶的混合物为原料，在卡拉胶的混合物中加入PH＞7～9的浓度为10-60％体积百分数的乙醇水溶液，形成混合物，于55-85℃的温度下回流0.5-2.5小时，放置至室温，过滤得K-卡拉胶。
2.根据权利要求1的一种K-卡拉胶的制备方法，其特征是，原料卡拉胶混合物的量与PH＞7～9的浓度为10-60％体积百分数的乙醇水溶液量的重量比为1∶0.5～6。
3.根据权利要求2的一种K-卡拉胶的制备方法，其特征是，原料卡拉胶混合物的量与PH＞7～9的浓度为10-60％体积百分数的乙醇水溶液量的重量比为1∶1～6。
4.根据权利要求1的一种K-卡拉胶的制备方法，其特征是，原料卡拉胶混合物的量与PH＞8～9的浓度为10-60％体积百分数的乙醇水溶液量的重量比为1∶0.5～6。
5.根据权利要求4的一种K-卡拉胶的制备方法，其特征是，原料卡拉胶混合物的量与PH＞8～9的浓度为10-60％体积百分数的乙醇水溶液量的重量比为1∶1～6。
6.根据权利要求1的一种K-卡拉胶的制备方法，其特征是，于60-80℃的温度下回流，回流1-2小时。
7.根据权利要求1的一种K-卡拉胶的制备方法，其特征是，过滤后，用PH＞7～9的10-60％体积百分数的乙醇水溶液或用PH＞8～9的10-60％体积百分数的乙醇水溶液洗涤2-5次。
8.根据权利要求1的一种K-卡拉胶的制备方法，其特征是，过滤或经过滤洗涤后的K-卡拉胶于45-85℃的温度下干燥至K-卡拉胶中的水分含量＜12％重量百分数。
9.根据权利要求8的一种K-卡拉胶的制备方法，其特征是，于45-65℃的温度下干燥。
10.一种K-卡拉胶的制备方法，其特征是，以卡拉胶的混合物为原料，在原料卡拉胶的混合物中加入PH＞7～9的浓度为10-60％体积百分数的乙醇水溶液，形成混合物，以频率20-60千赫的超声波处理所形成的混合物10-100分钟，在超声波处理过程中，所被处理的混合物的温度控制在20-40℃，经过超声波处理10-100分钟后，过滤得K-卡拉胶。
11.根据权利要求10的一种K-卡拉胶的制备方法，其特征是，原料卡拉胶混合物的量与PH＞7～9的浓度为10-60％体积百分数的乙醇水溶液量的重量比为1∶0.5～6。
12.根据权利要求11的一种K-卡拉胶的制备方法，其特征是，原料卡拉胶混合物的量与PH＞7～9的浓度为10-60％体积百分数的乙醇水溶液量的重量比为1∶1～6。
13.根据权利要求10的一种K-卡拉胶的制备方法，其特征是，原料卡拉胶混合物的量与PH＞8～9的浓度为10-60％体积百分数的乙醇水溶液量的重量比为1∶0.5～6。
14.根据权利要求13的一种K-卡拉胶的制备方法，其特征是，原料卡拉胶混合物的量与PH＞8～9的浓度为10-60％体积百分数的乙醇水溶液量的重量比为1∶1～6。
15.根据权利要求10的一种K-卡拉胶的制备方法，其特征是，以频率20-60千赫的超声波处理所形成的混合物10-60分钟。
16.根据权利要求10的一种K-卡拉胶的制备方法，其特征是，过滤后，用PH＞7～9的10-60％体积百分数的乙醇水溶液或用PH＞8～9的10-60％体积百分数的乙醇水溶液洗涤2-5次。
17.根据权利要求10的一种K-卡拉胶的制备方法，其特征是，过滤或过滤洗涤后的卡拉胶于45-85℃的温度下干燥至K-卡拉胶中的水分含量＜12％重量百分数。
18.根据权利要求17的一种K-卡拉胶的制备方法，其特征是，于45-65℃的温度下干燥。
全文摘要
本发明涉及从卡拉胶混合物中制备K－卡拉胶的方法。本法以卡拉胶的混合物为原料加入pH＞7～9或pH＞8～9的10－60％的体积百分数的乙醇水溶液，于55－85℃的温度下回流0.5－2.5小时或用频率20－60千赫的超声波处理10－100分钟后，过滤、干燥，得产品K－卡拉胶。用本发明的方法制出的卡拉胶凝胶强度高，用其制备的医药用胶囊符合现行中国药典的质量规格。本法工艺简短，节能，降低了产品的成本。
文档编号C08B37/00GK1746192SQ20051007777
公开日2006年3月15日 申请日期2005年6月27日 优先权日2005年6月27日
发明者唐连德, 王元度, 赵丽侠, 唐思宇, 周玉坤 申请人:唐连德