专利名称：一种低分子量透明质酸钠的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种制备低分子量的透明质酸钠的方法，具体的说是一种从透明质酸发酵液中制备低分子量透明质酸钠的方法。
背景技术：
透明质酸(hyaluronic acid，简称HA)是一种由葡糖醛酸和乙酰氨基葡糖组成的双糖单位重复构建成的直链线性大分子多糖。透明质酸是非均一物质，其相对分子质量(Mr)分布在一个较宽的范围(20万～350万道尔顿或者更高)。不同Mr的透明质酸所呈现出的理化性质会有所不同，因此其应用领域也会有所不同。研究表明，HA的多种生物活性具有分子量依赖性，某些低分子量透明质酸所具有的作用如促进骨生成作用、促血管生成作用、细胞免疫活化作用等，高分子量透明质酸不具备或者作用不明显。
传统上低分子量(5,000～20,000)的透明质酸主要从鸡冠和牛眼等动物组织中进行提取，而采用微生物发酵法生产的HA的平均Mr一般在1×106以上。由于近年对动物制品特别是禽类和偶蹄类动物制品的流行病学担忧，市场上迫切需要提取物生产低分子量透明质酸的替代品。
目前发酵法生产透明质酸的分离纯化工艺路线一般为首先将发酵液中的菌体分离，然后酶解除蛋白质，乙醇沉淀，络合，解离，再沉淀，脱水干燥获得透明质酸钠HA-Na成品。中国专利公开号CN1597704A，
公开日是2004年3月23日，名称为“一种从透明质酸发酵液中制备透明质酸钠的方法”中公开了一种从发酵液中制备透明质酸钠的方法，其工艺步骤为发酵液加热、过滤去除菌体，清液中添加蛋白酶去除蛋白质，乙醇沉淀，溶解，络合，解离，超滤，乙醇沉淀，最后洗涤脱水干燥获得透明质酸钠成品。制得的透明质酸钠分子量为1.8×106。
发明内容
本发明的目的是提供一种从透明质酸发酵液中制备低分子量透明质酸钠的方法。该法操作简便，成品纯度高且分子量分布相对集中，适于工业化生产。
本发明是采用以下技术方案实现的将透明质酸发酵液灭活(也可不灭活)、过滤去除菌体。向滤液中加入乙醇，静置沉淀出透明质酸。用纯水溶解沉淀，然后添加透明质酸酶(Hyaluronidase)，控制不同的温度和pH值将高分子量透明质酸分子降解为低分子量分子。将得到的分子量相对集中的透明质酸发酵液通过不同分子量通透率的膜组件从而制得低分子量的透明质酸钠。再次用乙醇沉淀，将沉淀用无水乙醇洗涤两次后真空干燥得到透明质酸钠成品。
具体操作步骤如下1.将发酵液用纯水稀释1倍，然后按每升40g加入硅藻土、每升1g加入活性炭，搅拌2小时以吸附菌体并脱除发酵液的颜色，之后用板框过滤或离心分离的方法除去固形物。
2.将所得清液用稀氢氧化钠调pH值6.5～7.0，加1.5倍初始发酵液体积的95％乙醇，静置沉淀出透明质酸，弃去上清液。
3.用与初始发酵液体积相等的纯水搅拌溶解透明质酸沉淀。
4.将透明质酸溶液的pH值调至5.0～7.0，温度调至35～42℃，按质量体积比0.1％加入透明质酸酶反应4小时，使透明质酸降解为低分子量。
5.选择分子量通透率为5,000～20,000的膜组件，或根据需要的分子量选择的膜组件，将发酵液充分过滤，收集透明质酸滤液。
6.向滤液中加入2倍初始发酵液体积的95％乙醇沉淀，收集沉淀物透明质酸钠。
7.将收集的沉淀物用无水乙醇洗涤2次，然后在60～70℃真空干燥4小时，得到透明质酸钠成品。
本发明还可以采用这样的方案将透明质酸发酵液加入1.5倍的95％乙醇静置沉淀出透明质酸，收集沉淀。将沉淀用与发酵液初始体积相等的纯水搅拌充分溶解，然后按40g/L加入硅藻上、按1g/L加入活性炭，搅拌2小时以吸附菌体以及有色物质，过滤除去发酵液中的固形物。将滤液调节pH值5.0～7.0，温度35～42℃，按质量体积比0.1％加入透明质酸酶，酶解反应4小时。选择分子量通透率5,000～20,000的膜过滤装置，过滤透明质酸溶液，得到透明质酸滤液。向滤液中加入2倍初始发酵液体积的95％乙醇进行沉淀，将收集的沉淀物透明质酸钠用无水乙醇清洗2次，固体在60～70℃真空干燥4小时即得到透明质酸钠成品。
本发明进一步限定用透明质酸酶酶解的pH值为5.5～6.0，最适pH值为5.7；进一步限定酶解的温度为38.5℃。而通过调节不同的酶解条件如pH值、温度、时间等，以及选择不同分子量通透率的膜组件可以制得不同平均分子量的低分子量透明制酸钠。
使用本发明提供的方法制备的透明质酸钠，根据所选择膜组件分子量通透率的不同，其平均分子量可控制在8,000～20,000之间，最低可至5,000左右，而且分子量分布较窄(多分散指数PD值可控制在1.8以内)，同时根据酶反应时间长短不同，分子量也可以控制在20,000～500,000之间。蛋白质含量不高于0.1％。成品为白色粉末，感官品质具佳。使用本法制备透明质酸钠，工艺过程相对简单，不需大量使用有机溶剂，适于工业化生产，同时兼顾环保。通过选择不同分子量通透率的膜组件可以制备不同分子量的低分子量透明质酸钠。
具体实施例方式
实施例1将发酵得到的透明质酸发酵液(含透明质酸4.4g/L，平均分子量100万～150万)1L，用1L纯水稀释，然后加入80g硅藻土和2g活性炭，搅拌2小时以吸附菌体以及有色物质，过滤除去发酵液中的固形物。滤液用稀氢氧化钠溶液调pH值6.8，加1.5L的95％乙醇，静置沉淀出透明质酸，收集沉淀，弃去上清液。将沉淀用1L纯水搅拌充分溶解，调节pH值5.7，温度38.5℃，加入200u/mg的透明质酸酶2g，酶解反应4小时。选择分子量通透率5,000～10,000的膜过滤装置过滤透明质酸溶液，得到透明质酸滤液。向滤液中加入95％乙醇2L进行沉淀，将收集的沉淀物透明质酸钠用无水乙醇清洗2次，固体在60～70℃真空干燥4小时即得到透明质酸钠成品。经凝胶色谱法检测分子量为7,600，PD值为1.7。
对照例1用实施例1相同的方法，但是酶解后的透明质酸液体不经过膜过滤处理，而直接进行第二次乙醇沉淀，脱水干燥后得到透明质酸钠成品。经凝胶色谱法检测分子量为8,400，PD值为2.1。
实施例2将发酵得到的透明质酸发酵液(含透明质酸4.4g/L，平均分子量100万～150万)1L加入1.5L的95％乙醇静置沉淀出透明质酸，收集沉淀。将沉淀用1L纯水搅拌充分溶解，然后加入40g硅藻土和1g活性炭，搅拌2小时以吸附菌体以及有色物质，过滤除去发酵液中的同形物。将滤液调节pH值5.7，温度38.5℃，加入200u/mg的透明质酸酶2g，酶解反应3.5小时。选择分子量通透率12,000～20,000的膜过滤装置，过滤透明质酸溶液，得到透明质酸滤液。向滤液中加入95％乙醇2L进行沉淀，将收集的沉淀物透明质酸钠用无水乙醇清洗2次，固体在60～70℃真空干燥4小时即得到透明质酸钠成品。结果用凝胶色谱法测得分子量为12.500，PD值为1.8。
对照例2用实施例2相同的方法，但是酶解后的透明质酸液体不经过膜过滤处理，而直接进行第二次乙醇沉淀，脱水干燥后得到透明质酸钠成品。经凝胶色谱法检测分子量为13,800，PD值为2.4。
备注平均分子量分为重均分子量Mw和数均分子量Mn，其比值称为多分散指数(polydispersion index，PD)，即PD＝Mw/Mn，PD值越小表明分子量分布范围越窄。
权利要求
1.一种低分子量透明质酸钠的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤1)将发酵液用纯水稀释，然后加入硅藻土、活性炭，搅拌以吸附菌体并脱除发酵液颜色，之后用板框过滤或离心分离的方法除去固形物。2)将所得清液用稀氢氧化钠调pH值6.5～7.0，加1.5倍初始发酵液体积的95％乙醇，静置沉淀出透明质酸，弃去上清液。3)用与初始发酵液体积相等的纯水搅拌溶解透明质酸沉淀。4)调节透明质酸溶液的pH值、温度，加入透明质酸酶进行反应，使透明质酸降解为低分子最。5)选择不同分子量通透率的膜组件，将发酵液充分过滤，收集透明质酸滤液。6)将滤液加入2倍体积的95％乙醇进行沉淀，收集沉淀物透明质酸钠。7)将收集的沉淀物用无水乙醇洗涤2次，然后真空干燥，得到透明质酸钠成品。
2.一种低分子量透明质酸钠的制备方法，其特征在于该方法还可以采用以下步骤1)将透明质酸发酵液加入1.5倍的95％乙醇静置沉淀出透明质酸，收集沉淀。2)将沉淀用与发酵液初始体积相等的纯水搅拌充分溶解，然后加入硅藻土、活性炭，搅拌以吸附菌体以及有色物质，过滤除去发酵液中的固形物。3)调节透明质酸溶液的pH值、温度，加入透明质酸酶进行反应，使透明质酸降解为低分子量。4)选择不同分子量通透率的膜组件，将发酵液充分过滤，得到透明质酸滤液。5)滤液用2倍初始发酵液体积的95％乙醇进行沉淀。6)将收集的沉淀物透明质酸钠用无水乙醇清洗2次，固体在60～70℃真空干燥4小时即得到透明质酸钠成品。
3.根据权利要求1或2所述的一种低分子量透明质酸钠的制备方法，其特征在于用透明质酸酶将高分子量透明质酸降解为低分子量。
4.根据权利要求3所述的一种低分子量透明质酸钠的制备方法，其特征在于将透明质酸溶液的pH值调至5.5～6.0，进行酶解。
5.根据权利要求4所述的一种低分子量透明质酸钠的制备方法，其特征在于将透明质酸溶液的pH值调至5.7，进行酶解。
6.根据权利要求3所述的一种低分子量透明质酸钠的制备方法，其特征在于将透明质酸溶液的温度调至38.5℃，进行酶解。
7.根据权利要求1或2所述的一种低分子量透明质酸钠的制备方法，其特征在于选择不同分子量通透率的膜组件，对酶解过的透明质酸溶液进行过滤。
全文摘要
本发明公开了一种低分子量透明质酸钠的制备方法，特别是一种从透明质酸发酵液中制备低分子量透明质酸钠的方法。其方法是透明质酸发酵液除去菌体，乙醇沉淀，溶解沉淀，透明质酸酶降解，使用膜组件制得低分子量透明质酸钠溶液，再次乙醇沉淀，洗涤沉淀，真空干燥得到成品。其方法还可以是将透明质酸发酵液用乙醇沉淀，溶解沉淀，滤去固形物，滤液用透明质酸酶降解，使用膜组件制得低分子量透明质酸钠溶液，再次乙醇沉淀，洗涤沉淀，真空干燥得到成品。本法制备的透明质酸钠其平均分子量可控制在8,000～20,000之间，最低可至5,000左右，而且分子量分布较窄。蛋白质含量不高于0.1％。本法工艺过程相对简单，不需大量使用有机溶剂，适于工业化生产，同时兼顾环保。
文档编号C08B37/00GK101020724SQ20061005481
公开日2007年8月22日 申请日期2006年2月14日 优先权日2006年2月14日
发明者丁春华 申请人:镇江东方生物工程设备技术有限责任公司