正交轴双水相逆流色谱分离纯化螺旋藻多糖研究

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低分子醇类与无机盐构成的双水相体系具有成本低廉、溶液条件温和等优点,在功能性生物大分子多糖的分离纯化方面具有良好的应用前景。低分子醇类对多糖具有沉淀作用,还可以溶解其他有机物质,从而使多糖富集于盐相,杂质富集于低分子醇相。正交轴双水相逆流色谱可实现连续化、规模化、低成本地分离纯化多糖,蛋白质等生物活性物质,对功能性生物大分子的开发利用具有重要意义。本课题针对低分子醇/盐双水相体系在正交轴逆流色谱中分离纯化螺旋藻多糖,并对分离得到的多糖的特性及生物活性等方面开展研究。主要研究结果如下:  (1)对螺旋藻多糖热水浸提条件进行响应面优化实验。首先通过单因素(温度、料液比、提取时间和次数)实验获得最佳提取条件;然后根据单因素实验结果设置三因素三水平实验,重复3次,得出响应面优化结果:料液比=1:50,提取时间=3.3h,提取温度=98.8℃时,最大得率Y=2.34%,进一步对该优化的实验条件进行验证,获得螺旋藻多糖优化得率Y=2.34?0.12%,以此作为螺旋藻多糖提取的最佳提取条件参数。  (2)通过上述实验条件处理,获得的螺旋藻粗多糖通过双水相体系进一步分离纯化。首先,确定双水相体系的相平衡数据,然后通过本实验室开发的双水相体系相平衡数据拟合软件(ATPS-LLE)运行出该双水相体系双节线和系线长度(Tie-line length,TLL)。其次,考察双水相体系类型(乙醇/(NH4)2SO4体系,PEG600/1000/2000/4000/6000/(NH4)2SO4体系),系线长度(TLL=30,35,40,45,50)和相比(R=0.4,0.8,1,1.2,2.5)对螺旋藻多糖分离纯化性能的影响,采用苯酚-硫酸法测定两相中的螺旋藻多糖浓度,考马斯亮蓝法测定蛋白质残留。实验结果表明,乙醇/(NH4)2SO4体系在螺旋藻多糖的富集和杂蛋白去除方面优于其他体系,与传统分离纯化方法相比也有一定的优势。  (3)双水相体系萃取是一个间歇性的分离纯化过程,为使螺旋藻多糖的分离纯化过程实现连续化操作,本论文尝试将双水相体系应用于本实验室研发的正交轴逆流色谱装置(X-axis CPC)中,以双水相体系的上相乙醇或PEG600富集相作为固定相,下相硫酸铵富集相作为流动相,测定在不同流速(0.2mL/min,0.5mL/min,0.8mL/min,1.1mL/min)和转速(300rpm,500rpm,800rpm)条件下固定相保留率的变化规律。结果表明,当流速为0.5mL/min,转速500rpm时,固定相保留率相对较高,此时分离柱的承压状态良好。为考查X-axis CPC对多糖分子的分离纯化效果,对不同分子量葡聚糖(Dextran T10、T40和T70)在X-axis CPC中的保留时间进行测定。实验结果表明,不同分子量的葡聚糖在X-axis CPC中的保留时间具有明显差异性。在此基础上,将第(1)步骤处理得到的螺旋藻粗多糖溶液在X-axis CPC中进行上样、分离,根据其出峰时间计算出螺旋藻多糖分子量为13.1kDa,进一步通过Sephadex G-150柱层析检测为单一对称峰。  (4)通过X-axis CPC获得的螺旋藻多糖和乙醇/(NH4)2SO4体系与DEAE柱层析相结合获得的螺旋藻多糖进行比较,结果表明在理化性质,生物活性等方面具有高度的一致性。理化性质方面,对螺旋藻多糖分子量、纯度、红外光谱结构、单糖组成及含量进行了检测。生物活性方面,通过DPPH,羟自由基和超氧阴离子实验测定螺旋藻多糖的抗氧化活性;通过α-葡萄糖苷酶测定其降糖活性。实验结果表明,螺旋藻多糖为α-型酸性杂多糖;其对DPPH,羟自由基和超氧阴离子具有较强清除活性;对α-葡萄糖苷酶也有较好的降糖活性。
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