聚唾液酸和唾液酸提取工艺的研究

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1、摘要唾液酸是广泛存在于生物系统中的一类天然糖类化合物，唾液酸类化合物在生命体许多重要的生物、生理过程中发挥着不可或缺的作用。聚唾液酸是唾液酸单体以α-2,8或α-2,9糖苷键连接起来的线性聚合物，是少数几种细菌的胞外多糖组分。通过微生物发酵法可以大量生产聚唾液酸，聚唾液酸再经过水解后，分离纯化可以得到唾液酸，再结合化学法和酶法可以转化成为药用价值很高的唾液酸类衍生物。利用分批补料发酵工艺，在50L半自动发酵罐中发酵生产聚唾液酸。发酵最终的聚唾液酸产量为2800mg/L.在前人的基础上改进了从发酵液中提取聚唾液酸的工艺，将乙醇沉淀-过滤和碱性过滤的方法结合起来，该工艺条件为：取一定体积

2、的发酵液，加入4%的NaCl，完全溶解后，用三倍体积的酒精沉淀，完全沉降后，弃去上清液，沉淀物用水复溶，用珍珠岩作助滤剂过滤，得到的滤液调节pH10.0，再过滤，得到的滤液调回pH7.0。利用该方法可以除去发酵液中91.2%的杂蛋白，而聚唾液酸的回收率为85.4%。利用氯代十六烷基吡啶对聚唾液酸有特异性的络合效应来进一步分离纯化聚唾液酸。通过单因素分析和正交分析确定了氯代十六烷基吡啶与聚唾液酸发生络合和解离的最优工艺条件，即：络合时NaCl浓度0.05mol/L，pH6.0，加入的氯代十六烷基吡啶的量为聚唾液酸的3倍（w/w）；解离时NaCl浓度0.8mol/L，解离温度50℃。得到

3、的聚唾液酸的纯度在95%以上，回收率在80%以上，并且通过红外光谱证实其纯度和结构。利用实验室前人的工艺将得到的高纯度的聚唾液酸进行水解、脱色和结晶，最终得到的唾液酸产品的纯度在90%以上。关键词：聚唾液酸；唾液酸；发酵；提取；分离纯化。54第一章绪论1.1简介唾液酸（sialicacid,PSA）又称燕窝酸，是中国传统珍稀食品燕窝中具生物活性的主要成份，母乳中的唾液酸为婴儿早期生长提供免疫力，提高肠道对于维生素及矿物质的吸收能力。唾液酸为神经氨酸，广泛存在于动物组织及微生物中，是细胞膜蛋白的重要组成部分，参与细胞表面多种生理功能，在调节人体生理、生化功能方面起到非常重要的作用。唾液

4、酸近年来才在国际上被系统地研究，科学家已经发现其具有许多重要的生物学功能性。由于唾液酸在通过消化系统时不会被消化道酶�降解，可通过消化道进入肠道阻止肠道致病菌及病毒与细胞的吸附，对抵抗多种病菌起重要作用。1957年，Blix等用较为温和的水解方法，从颌下腺粘蛋白中分离出与Bial’s试剂反应呈紫色的物质，将其命名为唾液酸（Sialicacid），这个名称也用于后来发现的几种物质。此后人们用温和的水解方法从牛初乳、牛颌下腺粘蛋白和燕窝中相继分离得到完整的可结晶的唾液酸。目前，唾液酸的国际市场的价格约50－100美元/克。聚唾液酸(polysialicacid,PSA)是唾液酸单体以α-

5、2,8或唾液酸和α-2,9糖苷键连接起来的线性聚合物，分子量在20~60KDa，是一种链蛋白酶抗性的大分子。1957年Barry和Goebel首先在EscherichiacoliK-235和K-1中发现该聚合物，以后陆续在NeisseriaminingitidisB,Salmonellatoucra048,Citrobacterfreundii05中发现该物质。近年来，随着对聚唾液酸理化性质、生理功能、合成与代谢等研究的深入，聚唾液酸在食品、医学等领域的应用越来越广泛。1.1.1唾液酸和聚唾液酸的结构唾液酸是一类神经氨酸的衍生物，是一个含有9个碳原子并具有吡喃糖结构的酸性氨基糖，系统

6、命名为5-氨基-3,5-二脱氧-D-甘油-D-半乳壬酮糖。根据5号碳上不同的连接基团构成了不同的唾液酸衍生物。54聚唾液酸(polysialicacid,PSA)是唾液酸单体以α-2,8或α-2,9糖苷键连接起来的线性聚合物，分子量在20~60KDa，是一种链蛋白酶抗性的大分子。α-2,8酮苷键连接的聚唾液酸末端相邻的两个单体形成内酯(甲单体的羧基和乙单体的9号碳上的羟基脱水缩合形成),对聚唾液酸的稳定起到一定的作用,这也是大多数的聚唾液酸以α-2,8连接的主要原因之一。54聚唾液酸主要有三种结构，如图1-2所示：A叫做PSB，来源于N脑脊膜或大肠杆菌K1，是N-乙酰神经氨酸通过α-

7、2,8糖苷键连接而成的聚合物。其中n的平均值为199；B叫做PSK92，来源于大肠杆菌K92，是N-乙酰神经氨酸通过α-2,8，α-2,9糖苷键交替连接而成的聚合物。其中n的平均值为78；C叫做PSC，来源于N脑脊膜C，是N-乙酰神经氨酸通过α-2,9糖苷键连接而成的聚合物，其中n的平均值为74。1.1.2唾液酸和聚唾液酸的理化性质纯的唾液酸是无色的，易溶于水，在水溶液中不发生变旋作用。纯的N-乙酰神经氨酸和N-羟乙酰神经氨酸在水溶液中很稳定，4℃时贮藏数