1本发明属于生物化工领域，具体涉及一种高纯度甘露次亚聚糖的制备方法及其在医药领域中的应用。
背景技术：
：2近年来国内外对于功能性多糖的研究非常活跃，许多发达国家已将多种多糖类产品定为特定保健食品，用以防治肥胖、高血糖、高血脂、动脉硬化及冠心病等病症。3魔芋葡甘露聚糖（kgm）是d-葡萄糖和d-甘露糖通过β-1,4糖苷键结合形成的多糖，其平均聚合度介于1000～10000之间。由于kgm存在分子聚合度较高，粘性较大，溶解度较小等缺陷，因此在一定程度上限制了天然kgm的应用。4kgm经降解可以生成不同聚合度的葡甘聚糖，其中甘露低聚糖是聚合度较低的一类糖，其糖分子的聚合度在2-10个糖，现已广泛应用于食品、化工和医药等领域。5中国专利（申请号为201310022943.x）公开了一种协同制备中聚合度魔芋葡甘聚糖的方法，提到了一种中聚合度kgm，其聚合度介于100～900之间，该糖在保持了kgm原有特性的前提下，降低了kgm水溶胶的粘度，并使得kgm溶解度得到有效的增加，但是该方法采用的是辐照降解葡甘聚糖，辐照时间长，且每次试验处理量较小，不利于规模化工业生产。6中国专利（申请号为201110309468.5）公开了一种不同分子量魔芋葡甘聚糖及葡甘露低聚糖的制备方法，提出了将葡甘聚糖降解为不同分子量的酶解物，但是并未明确酶解物的聚合度，也未界定不同分子段的酶解物的功能特性，并且工艺简单，只经过初步醇沉分离，产品的纯度较低。7中国专利（申请号201210331680.6）公开了一种高生物利用度的魔芋膳食纤维食品及其制备方法，所述魔芋膳食纤维食品是由魔芋粉降解后，所产生的分子量小于52650的全部降解产物混合所组成，其中包含寡糖和聚合度2-65的葡甘聚糖，混合物的各组分分子量呈梯度，具体方法是：将一种较大分子量降解产物与一种较小分子量的降解产物混合制得，其中定义分子量在5265—52650之间的为较大分子量，分子量小于5265的为较小分子量;其中较大分子量降解产物由酸法降解制备得到，该专利还对其在肠道菌群的调节作用方面进行了研究。技术实现要素：8本发明所要解决的技术问题是提供一种高纯度甘露次亚聚糖，所述高纯度甘露次亚聚糖由魔芋精粉通过β-甘露聚糖酶可控精准酶解得到由300-325个单糖通过β-1，4糖苷键连接形成的聚合物，并经过纯化得到的重均分子量为60000~65000da的多糖体系。9本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种高纯度甘露次亚聚糖粉的制备方法，依次包括以下步骤：（1）酶解罐中按生产比例加水，控制温度为30-50℃，向酶解罐中投入中性β-甘露聚糖酶，然后称取魔芋精粉均匀投放于酶解罐中，控制酶解罐内物料ph为6.0-7.5，随着酶解时间推进，酶解液黏度快速下降，当设置在酶解罐上的黏度实时检测装置检测到酶解液的黏度达到1100-1200mpa.s时，立即灭酶，灭酶时间为20-30min,冷却；所述酶解罐设置有快速自动检测物料粘度装置；（2）微滤除杂，利用陶瓷膜进行微滤处理得到过滤液，所述陶瓷膜膜孔径0.2μm，工作压力为：0.01-0.2mpa；（3）一级超滤，使用截留分子量为65000da的陶瓷超滤膜对上述过滤液进行超滤，工作条件为：温度20-30℃，压力为0.1-0.12mpa，物料流速为400l-450l/h，分别得到滤出液1和截留液2；（4）二级超滤，选用截留分子量为60000da的陶瓷超滤膜对上述步骤（3）中的滤出液1进行超滤，温度20-30℃，压力为0.1-0.12mpa，物料流速为450l-500l/h，分别得到滤出液3和截留液4；（5）将步骤（3）中的截留液2泵入酶解罐内，通过连续补料的方式继续酶解；（6）对所述步骤（4）中得到的截留液4进行脱盐、脱色、脱味处理，得到甘露次亚聚糖精制液；（7）真空浓缩：对所述步骤（6）制备得到甘露次亚聚糖精制液进行浓缩，浓缩后固形物浓度为45～55％；（8）喷雾干燥：对步骤（7）浓缩后的浓缩物进行喷雾干燥，得高纯度甘露次亚聚糖粉。10上述步骤（1）中，酶解终点黏度控制在1100-1200mpa.s灭酶，微滤后测得的分子量分布，当黏度值为1100-1200mpa.s，得到分子量范围60000-65000da的酶解物所占的百分比最高，因此选择该黏度范围处进行精准灭酶。11进一步的技术方案中，所述步骤（1）中，所述中性β-甘露聚糖酶的投入量按照酶料质量比为1：10-30计算。12进一步的技术方案中，所述步骤（8）制备得到的高纯度甘露次亚聚糖粉的总糖含量为95%以上，其中分子量在60000-65000da的甘露次亚聚糖含量大于90%。13进一步的技术方案中，本发明还提供了一种将该多糖体系应用到抗肿瘤产品中，对肿瘤具有明显的抑制作用。14进一步的技术方案中，将该多糖体系进行衍生化处理后，制成相应产品或应用于抗病毒产品中进行使用，具有很好的广谱抗病毒效果。15魔芋甘露次亚聚糖由于分子中存在大量的羟基，能进行一系列的化学改性，制成各种衍生物，从而极大地丰富了甘露次亚聚糖的研发和应用。通过化学改性提高了甘露次亚聚糖原有特性，使其具有更佳的作用效果，特别是可制得新的衍生物，开发出更具魅力的黑科技新产品。16本发明所述酶解罐设置有快速自动检测物料粘度装置，具体结构可以参照“一种快速自动检测物料粘度的装置“（中国专利201620963523.0）的结构设置。17本发明与现有技术相比，具有如下优点：（1）本发明通过控制酶解液的粘度来判定酶解终点，可在工业化生产中准确便捷地得到所需分子量范围的产物。酶解终点黏度控制在1100-1200mpa.s灭酶，微滤后测得的分子量分布，当黏度值为1100-1200mpa.s，得到分子量范围60000-65000da的酶解物所占的百分比最高，因此选择该黏度范围处进行精准灭酶。（2）本发明通过可控酶解、离子交换技术、超滤提纯技术集成制备的高纯度甘露次亚聚糖，优化了制备工艺，使得甘露次亚聚糖纯度达到90%以上，分子量集中分布在60000~65000da之间。（3）本项目产品采用成熟的可控酶解技术，可实现规模化生产，操作过程简单，纯化效果好，功效成分高，具有重要的经济和生产价值。（4）本发明制备的甘露次亚聚糖，应用到抗肿瘤产品中，具有显著抗肿瘤作用，此将造福于广大肿瘤患者。（5）本发明制备的甘露次亚聚糖在抗病毒产品中的应用，将甘露次亚聚糖进行硫酸酯化修饰处理，得到水溶性良好的甘露次亚聚糖硫酸酯化衍生物，该硫酸酯化衍生物具有很好的广谱抗病毒效果。名词解释18甘露次亚聚糖：以魔芋精粉为原料，通过β-甘露聚糖酶可控酶解得到的由300-325个单糖通过β-1，4糖苷键连接形成的聚合物，分子量为60000-65000da。该分子量范围的甘露次亚聚糖具有低热、稳定、安全无毒；将其应用到抗肿瘤产品中，具有显著抗肿瘤作用；将其衍生化处理后，具有很好的广谱抗病毒效果。附图说明19图1为本发明制备甘露次亚聚糖粉的工艺流程图。具体实施方式实施例1:如图1所示一种甘露次亚聚糖的制备方法，包括以下步骤：（1）将酶解罐中加入200kg的生产用水，控制酶解罐内温度为30-50℃，向酶解罐中投入中性β-甘露聚糖酶（酶的投入量按照酶与魔芋精粉质量比为1：10-30计算），称取10kg魔芋精粉，均匀投放于具有快速自动检测物料粘度装置的酶解罐中，控制酶解罐内物料ph为6.0-7.5，随着酶解时间推进，酶解液黏度快速下降，当设置在酶解罐上的黏度实时检测装置检测到酶解液的黏度达到1100-1200mpa.s时，立即灭酶，灭酶时间为20-30min,冷却；（2）微滤除杂，利用陶瓷膜进行微滤处理得到过滤液，陶瓷膜膜孔径0.2μm，工作压力为：0.01-0.2mpa；然后测定分子量分布，见表1所示。表1分子量分布范围da重均分子量da峰面积百分比%＞100000022563550.331000000~2000005561093.20200000~650001065639.9865000~600006298958.6460000~100002985811.6510000~200065688.69＜20009897.5120表1显示，酶解终点黏度控制在1100-1200mpa.s灭酶时，微滤后测得的分子量分布。当黏度值为1100-1200mpa.s，得到分子量范围60000-65000da的酶解物所占的百分比最高，达58.64%。（3）一级超滤，使用截留分子量为65000da的陶瓷超滤膜对上述过滤液进行超滤，工作条件为：温度20-30℃，压力为0.1-0.12mpa，物料流速为250l-300l/h，分别得到滤出液1（分子量范围＜65000da）和截留液2（分子量范围≥65000da），洗涤温度为55-65℃；（4）二级超滤，选用截留分子量为60000da的陶瓷超滤膜对上述步骤（4）中的滤出液1进行超滤，温度20-30℃，压力为0.1-0.12mpa，物料流速为600l-650l/h，分别得到滤出液3（分子量范围＜60000da）和截留液4（60000da≤分子量范围＜65000da），洗涤温度为55-65℃；（5）将步骤（4）中的截留液2泵入酶解罐内，通过连续补料的方式继续酶解；（6）采用d301-g大孔弱碱阴离子交换树脂、001×7强酸性阳离子交换树脂、d296r型阴离子交换树脂对上述步骤（5）中的截留液4进行脱盐、脱色、脱味处理，得到甘露次亚聚糖液；（7）真空浓缩：采用vezjm-20降膜蒸发器对甘露次亚聚糖液进行浓缩，浓缩前物料浓度约为10％～15％，浓缩后固形物浓度可达45～55％，浓缩温度55-60℃，真空度-0.085mpa，流量计转子位于7-9l/min，出料温度＜50℃。（8）喷雾干燥：采用lpg-3型离心式喷雾干燥机对步骤（8）浓缩后的甘露次亚聚糖液进行喷雾干燥，雾化器转速为260-400r/min，进风温度为150-200℃，出风温度为80-100℃，得高纯度甘露次亚聚糖粉。（9）利用液相色谱和质谱对甘露次亚聚糖进行检测，总糖含量为95%以上，甘露次亚聚糖功效成分（分子量在60000-65000）大于90%。对比例1:分子量范围≥65000da的甘露聚糖酶解物i的制备（1）将酶解罐中注入200kg的生产用水，控制酶解罐内温度为30-50℃，向酶解罐中投入中性β-甘露聚糖酶（酶的投入量按照酶料质量比为1：10-30计算），称取10kg魔芋精粉，均匀投放于具有快速自动检测物料粘度装置的酶解罐中，控制酶解罐内物料ph为6.0-7.5，随着酶解时间推进，酶解液黏度快速下降，当设置在酶解罐上的黏度实时检测装置检测到酶解液的黏度达到1100-1200mpa.s时，立即灭酶，灭酶时间为20-30min,冷却；（2）微滤除杂，利用陶瓷膜进行微滤处理得到过滤液，陶瓷膜膜孔径0.2μm，工作压力为：0.01-0.2mpa；（3）一级超滤，使用截留分子量为65000da的陶瓷超滤膜对上述过滤液进行超滤，工作条件为：温度20-30℃，压力为0.1-0.12mpa，物料流速为250l-300l/h，分别得到滤出液1（分子量范围＜65000da）和截留液2（分子量范围≥65000da），洗涤温度为55-65℃；（4）收集所述步骤（3）中的截留液2，按照以下步骤制备分子量范围≥65000da的甘露聚糖酶解物i：采用d301-g大孔弱碱阴离子交换树脂、001×7强酸性阳离子交换树脂、d296r型阴离子交换树脂对所述步骤（3）中的截留液2进行脱盐、脱色、脱味处理，得到甘露聚糖酶解物i；（5）真空浓缩。（6）喷雾干燥，得甘露聚糖酶解物i，分子量≥65000da。对比例2:分子量范围＜60000da的甘露聚糖酶解物ii的制备（1）将酶解罐中注入200kg的生产用水，控制酶解罐内温度为30-50℃，向酶解罐中投入中性β-甘露聚糖酶（酶的投入量按照酶料质量比为1：10-30计算），称取10kg魔芋精粉，均匀投放于具有快速自动检测物料粘度装置的酶解罐中，控制酶解罐内物料ph为6.0-7.5，随着酶解时间推进，酶解液黏度快速下降，当设置在酶解罐上的黏度实时检测装置检测到酶解液的黏度达到1100-1200mpa.s时，立即灭酶，灭酶时间为20-30min,冷却；（2）微滤除杂，利用陶瓷膜进行微滤处理得到过滤液，陶瓷膜膜孔径0.2μm，工作压力为：0.01-0.2mpa；（3）一级超滤，使用截留分子量为65000da的陶瓷超滤膜对上述过滤液进行超滤，工作条件为：温度20-30℃，压力为0.1-0.12mpa，物料流速为250l-300l/h，分别得到滤出液1（分子量范围＜65000da）和截留液2（分子量范围≥65000da），洗涤温度为55-65℃；（4）二级超滤，选用截留分子量为60000da的陶瓷超滤膜对上述步骤（4）中的滤出液1进行超滤，温度20-30℃，压力为0.1-0.12mpa，物料流速为600l-650l/h，分别得到滤出液3（分子量范围＜60000da）和截留液4（60000da≤分子量范围＜65000da），洗涤温度为55-65℃；（5）收集所述步骤（4）的滤出液3，按照以下步骤制备分子量范围＜60000da的甘露聚糖酶解物ii：采用d301-g大孔弱碱阴离子交换树脂、001×7强酸性阳离子交换树脂、d296r型阴离子交换树脂对所述步骤（4）中的截留液2进行脱盐、脱色、脱味处理，得到甘露聚糖酶解物ii；（6）真空浓缩。（7）喷雾干燥，得甘露聚糖酶解物ii，分子量范围＜60000da。效果实验实施案例1：甘露次亚聚糖用于抗肿瘤试验一种上述生产的甘露次亚聚糖在抗肿瘤中的应用，将甘露次亚聚糖制成相应产品或应用于抗肿瘤产品中，对肿瘤具有明显的抑制作用，服用甘露次亚聚糖量和体重的比例为100-300mg/kg。抗肿瘤试验方案：选择接种肿瘤10天的小鼠，无菌抽取小鼠腹水，用0.9%的氯化钠注射液3倍量稀释，调整瘤细胞数为1×108/ml，给每鼠腋窝皮下接种0.2ml。随机分组，接种后24小时开始给药，对照组为等量的生理盐水，每天1次；5-氟尿嘧啶组10mg/kg，采用皮下注射，每周1次；实施例1产品、对比例1产品、对比例2产品各200mg/kg，采用灌胃给药，每天1次，连续7天，断颈处死荷瘤小鼠，剥离瘤块，称瘤重，计算抑瘤率。具体实验结果如下表2：表2甘露次亚聚糖对小鼠s-180肉瘤的抑制作用组别样本剂量(mg/kg)平均瘤重±sd抑瘤率(%)对照组(盐水)1002.33±0.39—5-fu组10100.51±0.3377.8%**实施例1产品组102000.88±0.5058.1%**对比例1产品组102001.52±0.2435.2%*对比例2产品组102001.98±0.2530.7%***与对照组比较，p＜0.01；*与对照组比较，p＜0.05。实验结果表明：对比例1产品、对比例2产品对小鼠移植性s-180肉瘤具有明显的抑制作用（p＜0.05），而甘露次亚聚糖实施例1产品则具有极显著的抑制作用（p＜0.01），更接近于5-氟尿嘧啶的抑制作用。效果实验实施案例2：甘露次亚聚糖硫酸酯化衍生物抗病毒试验一种上述生产的甘露次亚聚糖在抗病毒中的应用，将甘露次亚聚糖进行硫酸酯化修饰处理，制成相应产品或应用于抗病毒产品中，使得硫酸化甘露次亚聚糖在200μg/ml以上浓度时，具有很好的广谱抗病毒效果。硫酸酯化多糖是指含有硫酸基团的天然及半合成的酸性多搪，为聚阴离子化合物，自1987年发现硫酸酯化葡聚糖具有抑制艾滋病病毒hiv活性以来，该类多糖的抗病毒方面的研究十分活跃，它有可能成为继病毒逆转录酶活性抑制剂、蛋白酶抑制剂的又一类hiv-1抑制剂。硫酸化甘露次亚聚糖是将甘露次亚聚糖通过氯磺酸-吡啶法进行硫酸化修饰，硫酸化修饰能显著提高甘露次亚聚糖的生物活性，尤其是抗病毒活性。抗病毒实验方案：目前抗病毒活性体外细胞试验测定方法主要包括细胞病变抑制法、ph值转变法、染色法与蚀斑降低法，本试验采用细胞病变抑制法和染色法与蚀斑降低法。（1）硫酸酯化衍生物对细胞病变抑制实验在无细胞毒浓度范围内对硫酸化衍生物进行稀释，用染色法和显微镜观察其对单纯性疱疹病毒hsv-2引起的细胞病变的抑制，结果如下表3：表3硫酸酯化衍生物对hsv-2引起的细胞病变的作用注：表3中符号分别表示：—：无细胞病变；±：细胞病变少于5%；＋：细胞病变5%-25%；＋＋：细胞病变25%-50%；＋＋＋：细胞病变50%-75%；＋＋＋＋：细胞病变75%-100%。21表3结果显示，实施例1产品即甘露次亚聚糖硫酸化衍生物对单纯性疱疹病毒hsv-2引起的细胞病变的抑制作用（细胞病变少于5%），显著大于对比例1产品和对比例2产品的硫酸化衍生物的抑制作用（细胞病变达25%-50%）。（2）硫酸酯化衍生物对单纯性疱疹病毒hsv-2蚀斑抑制实验实施例1产品硫酸化衍生物在200μg/ml浓度时即已经产生明显的病毒蚀斑形成抑制作用。在400μg/ml浓度时可以完全抑制病毒的形成，具体实验结果如下表4：表4硫酸酯化衍生物对单纯性疱疹病毒hsv-2蚀斑的抑制作用注：表4中符号分别表示：—：无细胞病变；±：细胞病变少于5%；＋：细胞病变5%-25%；＋＋：细胞病变25%-50%；＋＋＋：细胞病变50%-75%；＋＋＋＋：细胞病变75%-100%。22表4结果显示，实施例1产品即甘露次亚聚糖硫酸化衍生物对单纯性疱疹病毒hsv-2蚀斑的抑制作用（细胞病变少于5%），明显大于对比例1产品和对比例2产品的硫酸化衍生物的抑制作用（细胞病变5%-25%）。23上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本
技术领域：
的普通技术人员在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。当前第1页12