一種提高硒含量的多糖亞硒酸酯的製備方法
2023-12-08 07:51:41
一種提高硒含量的多糖亞硒酸酯的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種提高硒含量的多糖亞硒酸酯的製備方法，包括：在攪拌條件下，向多糖或多糖複合物中噴霧添加質量分數為60～80%的硒化合物溶液於120～160℃進行反應；反應完成後，對反應產物進行純化、乾燥處理，製得所述的多糖亞硒酸酯；其中，硒化合物為亞硒酸或亞硒酸鹽。該工藝流程簡單、後處理容易、反應條件可控、重複性好；在生產過程中不產生硒化氫等有毒氣體，不使用強酸、鋇鹽等重金屬催化反應以及吡啶、苯等有毒有機溶劑，生產工藝綠色環保；本發明製得的多糖亞硒酸酯，毒性小、生物利用度高，且其含硒量高於18%，遠遠高於目前市場上含硒量不到2%的有機硒產品。
【專利說明】一種提高砸含量的多糖亞砸酸酯的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及硒化多糖【技術領域】，具體涉及一種提高硒含量的多糖亞硒酸酯的製備方法。
【背景技術】
[0002]硒元素是人類生命活動的必需微量元素，被世界衛生組織認為是人體健康的「抗癌衛士」、「心臟的守護神」。硒在生命體中能構成若干氧化酶的活性中心，可保護細胞膜的結構和功能，增強機體免疫力和抗氧化能力，在維持生物功能、預防疾病等方面具有重要作用。據臨床試驗表明，硒對癌症、高血壓、白內障、糖尿病、貧血及克山病等40多種人類疾病具有良好的預防治療作用。
[0003]硒在自然界中的存在形式有無機硒和有機硒兩種。無機硒具有蓄積性毒性和致突變作用，使用時劑量難以控制，日本、美國等發達國家已禁止在食品中添加亞硒酸鈉等無機硒。相對而言有機硒毒性低、副作用小，不但能更好地發揮硒的作用，而且在激發免疫反應上比無機硒顯著。常見有機硒主要包括硒多糖、硒胺基酸、硒蛋白和硒核酸等，其中硒多糖不但具有無機硒的多種活性，還具有多糖的各種生理功能，並且硒多糖的活性普遍高於硒和多糖，也更有利於被機體吸收利用。
[0004]硒多糖的研究在國內外尚處於起步階段，但由於硒多糖獨特的生理活性，近年來已經成為研究熱點。專利CN101104644A公開了多糖亞硒酸酯的製法及其應用，該方法將多糖或糖複合物與SeOCl2加入到吡啶中，加熱反應0.1-1OOh後得到多糖亞硒酸酯。但SeOCl2不易製備，空氣中易水解，且製備過程中產生大量的有毒氣體，故此方法的實際應用價值較小。專利CN1038454A公開了硒化卡拉膠的製法，使用硒粉與濃硝酸反應，製備過程中生成的硒化氫是劇毒化合物，且該方法製備的硒化卡拉膠，其含硒量較低。專利CN1069495A公開了硒多糖及其製造方法，該法從富硒酵母中提取分離硒多糖，製備過程繁瑣，且硒含量較低，約為400 μ g/g，不適宜產業化開發。
[0005]同時，在硒多糖人工合成方法中普遍使用強酸、重金屬催化反應和吡啶、苯等有毒有機溶劑，如:專利CN101560267A公開了一種多糖亞硒酸酯的製備方法，該方法在製備的多糖硝酸溶液中加入亞硒酸鈉和氯化錫進行硒化反應；專利CN101503479A公開了一種微波輔助合成多糖亞硒酸酯的方法，該方法將加入氯化鋇和亞硒酸的多糖硝酸溶液置於微波反應儀中進行硒化反應；專利CN1644587A公開了硒酸酯多糖製備新工藝，該方法特徵在於高剪切、硒化同步，硝酸、鋇鹽分步催化；專利CN101190951A公開了多糖硒酸酯的製備方法，該方法以汙水葡聚糖或無水黃芪多糖為原料，在二氧六環或甲苯中非均相進行多糖硒化反應。上述方法製備的硒多糖產品由於存在重金屬汙染或有毒有機溶劑汙染，反應不易控制，後處理工藝複雜、價格昂貴，在醫藥、食品中應用受到限制。
[0006]中國專利申請200910094697.2公開了一種硒酸化多糖的製備方法，包括將多糖溶於適當的溶劑(如水、稀醋酸溶液)，攪拌30-60min，並在多糖溶液中加入0.1-0.2mol/L的硒酸鹽；調節PH後定容，再冷凍乾燥硒酸鹽-多糖溶液；把冷凍乾燥後的硒酸鹽-多糖混合物在乾燥條件下加熱1-3天進行硒酸化反應；透析、冷凍乾燥後得到硒酸化多糖等步驟。上述專利在製備過程中完全不使用有機溶劑，可避免環境汙染，但是需要複雜的多糖、硒酸鹽溶解、調pH、乾燥等前處理過程，且產品中的硒含量較低，僅為7%左右。
【發明內容】
[0007] 本發明提供了一種提高硒含量的多糖亞硒酸酯的製備方法，解決了現有硒多糖合成工藝複雜、反應不易控制、產品含硒量低，且存在重金屬、有毒氣體、有毒有機溶劑汙染的問題。
[0008]一種提高硒含量的多糖亞硒酸酯的製備方法，包括:
[0009](1)在攪拌條件下，向多糖或多糖複合物中噴霧添加質量分數為60~80%的硒化合物溶液於120~160°C進行反應；
[0010](2)反應完成後，對反應產物進行純化、乾燥處理，製得所述的多糖亞硒酸酯；其中，硒化合物為亞硒酸或亞硒酸鹽。
[0011]本發明中，多糖或多糖複合物與上述的硒化合物在高溫條件下能夠發生酯化反應，生成多糖亞硒酸酯，其中，所述多糖可以為黃芪多糖、茯苓多糖、殼聚糖或澱粉，當然並不僅限於上述列舉的多糖，可根據實際生產需要進行選擇。
[0012]反應時，原料硒化合物採用質量分數為60~80%的溶液，濃度較高，能夠抑制多糖或多糖複合物的糊化或溶脹，從而省去溶解、預乾燥工序，簡化工藝，降低生產成本。如果採用濃度較低的硒化合物溶液浸潰多糖或多糖複合物，則多糖或多糖複合物在高於其糊化溫度下糊化，或在室溫下溶脹。優選的，所述硒化合物的的質量分數為60~70%。
[0013]伴隨著攪拌，硒化合物採用噴霧添加(即採用噴霧裝置噴入)的方式，可使硒化合物與多糖或多糖複合物均勻的接觸，保證了混合的均勻性，有利於反應充分進行。一般，所述攪拌速度為20~60r/min。
[0014]進一步的，為提高混合的均勻性，原料應該具備一定的細度，優選的，所述多糖或多糖複合物的細度為40~200目。
[0015]為避免硒化合物或目標產物發生氧化，所述反應最好在惰性氣體保護下進行，本發明所述的惰性氣體是指與反應原料、產物不發生化學反應的氣體，具體可以為氮氣、氬
氣、氦氣等。
[0016]原料配比影響反應的進行程度，為使原料充分反應，優選的，所述的多糖或多糖複合物與硒化合物溶液的重量比為I~10:1，優選為I~3:1。
[0017]另外，反應溫度、反應時間也影響著反應進行的程度、反應效率。
[0018]優選的，所述反應的溫度為120~145°C。
[0019]優選的，所述反應的時間為12~48小時，更優選為18~26小時。
[0020]反應結束後，通過純化能夠除去反應不完全的硒化合物，乾燥後即可製得所述的多糖亞硒酸酯。
[0021]至於純化、乾燥的方法並沒有特別嚴格的限制，如所述純化時，可採用蒸餾水透析或乙醇沉澱的方法；所述乾燥時，可採用冷凍乾燥、噴霧乾燥等方法，一般，所述的冷凍乾燥條件為:溫度為-60~_50°C、壓強為6~9pa,時間為24~30h ;所述的噴霧乾燥條件為:進口溫度為170~190°C，出口溫度控制在70~90°C。[0022]反應結束後，如果反應產物體積過大，也可先濃縮後再進行乾燥。所述濃縮的條件為:溫度為50~60°C、壓強為0.06~0.09Mpa。
[0023]與現有技術相比，本發明的有益效果為:
[0024](I)本發明在多糖亞硒酸酯的製備過程中不產生硒化氫等有毒氣體，不使用強酸、鋇鹽等重金屬催化反應以及吡啶、苯等有毒有機溶劑，無汙染，避免了殘留重金屬或有機試劑可能導致的食品安全問題。
[0025](2)與中國專利申請200910094697.2相比，本發明利用濃度較高的亞硒酸溶液或亞硒酸鹽溶液可有效抑制多糖糊化或溶脹問題，省去預先用稀溶液浸潰多糖原料，然後乾燥的工序，簡化生產工藝，降低生產成本。
[0026](3)本發明酯化反應在惰性氣體保護下進行，保證在多糖分子結構中引入亞硒酸根，其中硒是正四價，處於中間價態，既可以被氧化也可以被還原，因此本發明的多糖亞硒酸酯具有良好的生物活性。
[0027](4)本發明優化了工藝方法，多糖或多糖複合物直接與硒化合物溶液混合反應，並控制原料配比、反應溫度等工藝條件，成功製備了多糖亞硒酸酯，毒性小、生物利用度高，且其含硒量高於18.0%，遠遠高於目前市場上含硒量不到2%的有機硒產品，以及現有專利申請(如中國專利申請200910094697.2)合成的硒酸化多糖。
[0028](5)本發明原料來源豐富、工藝流程簡單、後處理容易、反應條件可控、重複性好，容易實現工業化生產。
[0029](6)中國是個缺硒大國，缺硒地區超過2/3，其中1/3是世界公認的嚴重缺硒地區。本發明方法製備的多糖亞硒酸酯具有高效、低毒的特點以及良好的抗氧化、抗癌活性和免疫調節作用，對在醫藥、食品、保健品或飼料等領域中開發利用具有重要意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1是實施例1多糖亞硒酸酯的紅外特徵光譜圖。
[0031]圖2是實施例1多糖亞硒酸酯的紫外特徵光譜圖。
[0032]圖3是實施例1多糖亞硒酸酯的77Se NMR譜圖。
【具體實施方式】
[0033]結合以下實例做進一步的說明，但本發明的內容不僅限於實施例中所涉及的內容。
[0034]實施例1:澱粉亞硒酸酯的製備
[0035]I)先將100~200目馬鈴薯澱粉33g加入反應容器中，用噴霧裝置將濃度為65%(質量分數)的亞硒酸鈉溶液18g均勻噴入反應容器內，並在氮氣保護下持續攪拌，攪拌轉速為40轉/分，升溫至130°C進行酯化反應18小時；
[0036]2)反應結束後，將反應產物用少量蒸餾水溶解後裝入透析袋中，進行蒸餾水透析處理，直至透析袋中溶液用2%抗壞血酸檢測無紅色出現時，停止透析，透析袋內溶液在60 0C > 0.09Mpa條件下減壓濃縮至原體積的1/20。
[0037]3)濃縮液在_60°C、9Pa條件下冷凍乾燥24h，即得澱粉亞硒酸酯。通過測定，澱粉亞硒酸酯的硒含量為20.1%。[0038]如圖1、圖2、圖3所示，本申請成功製備了澱粉亞硒酸酯。圖中可觀察到亞硒酸酯基團在紅外光譜815.8CHT1處、紫外光譜197.6nm處、77SeNMR圖譜1295ppm處均有特徵峰。
[0039]實施例2:殼聚糖亞硒酸酯的製備
[0040]I)先將50~100目殼聚糖100g加入反應容器中，用噴霧裝置將濃度為60% (質量分數)的亞硒酸溶液50g均勻噴入反應容器內，並在氮氣保護下持續攪拌，攪拌轉速為60轉/分，升溫至145°C進行酯化反應22小時；
[0041]2)反應結束後，將反應產物用少量蒸餾水溶解後裝入透析袋中，進行蒸餾水透析處理，直至透析袋中溶液用2%抗壞血酸檢測無紅色出現時，停止透析，透析袋內溶液在
550C > 0.08Mpa條件下減壓濃縮至原體積的1/30。
[0042]3)濃縮液經噴霧乾燥，控制噴霧乾燥機進口溫度180°C，出口溫度90°C，即得殼聚糖亞硒酸酯。通過測定，殼聚糖亞硒酸酯的硒含量為18.7%。
[0043]所得殼聚糖亞硒酸酯經圖譜(未提供)分析，可觀察到亞硒酸酯基團在紅外光譜815.8CHT1處、紫外光譜197.6nm處、77Se NMR圖譜1295ppm處均有特徵峰。
[0044]實施例3:茯苓多糖亞硒酸酯的製備
[0045]I)先將60~80目茯苓多糖25g加入反應容器中，用噴霧裝置將濃度為70% (質量分數)的亞硒酸鈉溶液IOg均勻噴入反應容器內，並在氮氣保護下持續攪拌，攪拌轉速為30轉/分，升溫至120°C進行酯化反應20小時；
[0046]2)反應結束後，將反應產物用少量蒸餾水溶解後裝入透析袋中，進行蒸餾水透析處理，直至透析袋中溶液用2%抗壞血酸檢測無紅色出現時，停止透析，透析袋內溶液在550C >0.09Mpa條件下減壓濃縮至原體積的1/15。
[0047]3)濃縮液在_55°C、6Pa條件下冷凍乾燥30h，即得到茯苓多糖亞硒酸酯。通過測定，茯苓多糖亞硒酸酯的硒含量為18.5%。
[0048]所得茯苓多糖亞硒酸酯經圖譜(未提供)分析，可觀察到亞硒酸酯基團在紅外光譜815.8CHT1處、紫外光譜197.6nm處、77Se NMR圖譜1295ppm處均有特徵峰。
[0049]實施例4:黃芪多糖亞硒酸酯的製備
[0050]1)先將40~80目黃芪多糖20g加入反應容器中，用噴霧裝置將濃度為65% (質量分數)的亞硒酸溶液12g均勻噴入反應容器內，並在氮氣保護下持續攪拌，攪拌轉速為25轉/分，升溫至130°C進行酯化反應19小時；
[0051]2)反應結束後，將反應產物用少量蒸餾水溶解後裝入透析袋中，進行蒸餾水透析處理，直至透析袋中溶液用2%抗壞血酸檢測無紅色出現時，停止透析，透析袋內溶液在600C >0.07Mpa條件下減壓濃縮至原體積的1/20。
[0052]3)濃縮液在_60°C、6Pa條件下冷凍乾燥36h，即得到黃芪多糖亞硒酸酯。通過測定，黃芪多糖亞硒酸酯的硒含量為19.2%。
[0053]所得黃芪多糖亞硒酸酯經圖譜(未提供)分析，可觀察到亞硒酸酯基團在紅外光譜815.8CHT1處、紫外光譜197.6nm處、77Se NMR圖譜1295ppm處均有特徵峰。
【權利要求】
1.一種提高硒含量的多糖亞硒酸酯的製備方法，其特徵在於，包括: (1)在攪拌條件下，向多糖或多糖複合物中噴霧添加質量分數為60~80%的硒化合物溶液於120~160°C進行反應； (2)反應完成後，對反應產物進行純化、乾燥處理，製得所述的多糖亞硒酸酯；其中，硒化合物為亞硒酸或亞硒酸鹽。
2.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的多糖為黃芪多糖、茯苓多糖、殼聚糖或澱粉。
3.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的多糖或多糖複合物與硒化合物溶液的重量比為I~10:1。
4.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述多糖或多糖複合物的細度為40~200 目。
5.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述攪拌的速度為20~60r/min。
6.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述反應的時間為12~48小時。
7.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述反應在惰性氣體保護下進行。
8.如權利要求7所述的製備方法，其特徵在於，所述的惰性氣體為氮氣。
9.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述純化的方法為透析或乙醇沉澱。
10.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述乾燥的方法為冷凍乾燥或噴霧乾燥。
【文檔編號】C08B37/00GK103897069SQ201410092177
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月13日 優先權日:2014年3月13日
【發明者】胡向東, 葉茂, 胡偉卿, 潘玲燕, 何京 申請人:杭州世博生物技術開發研究所有限公司