專利名稱：一種制備海藻糖晶體的方法
技術領域：
本發明屬于功能糖生產技術領域，涉及一種制備海藻糖晶體的方法，具體來說是一種采用溶析-冷卻耦合生產海藻糖晶體的方法。
背景技術：
海藻糖(Trehalose)是一種由兩葡萄糖分子以α，α-1，I-糖苷鍵相連而成的非還原性二糖，它廣泛地存在于微生物、蝦類、昆蟲以及植物等之中。海藻糖對于生物體及生物大分子、生物膜等都具有良好的非特異性保護作用，使得細胞免受脫水、高滲變化等環境改變造成的損害，因此被譽為“生命之糖”。此外，海藻糖還具有性質穩定、甜度低、人類吸收緩慢以及不形成齲齒的特點。因此，海藻糖被廣泛應用于食品、醫藥、精細化學品等領域之中。海藻糖極易溶于水，不溶或難溶于乙醇、丙酮等有機溶劑。由于海藻糖在水中的溶解度隨溫度變化較大(10°c每克水溶解O. 55g海藻糖/80°C每克水溶解3. 65g海藻糖)，所以工業上生產結晶海藻糖大多采用冷卻結晶。其主要步驟包括，將海藻糖濃縮后，形成過飽和溶液，加晶種誘導出晶后，緩慢冷卻至低溫，使晶體長大，后經離心、干燥后得到海藻糖晶體。CN 1502702A公開了一種冷卻結晶生產海藻糖晶體的方法。具體為將約65、0%的海藻糖溶液放在一個結晶器中，以95°C或更低，優選1(T90°C的范圍內，在存在O. Γ20%晶種的情況下，攪拌并逐漸冷卻以得到含有水晶狀海藻糖的糖膏，離心并用少量冷水噴洗，噴霧干燥后得到海藻糖晶體。美國專利6，723，170公開了一種冷卻結晶生產海藻糖的方法。該方法具體步驟與CN1502702A相似，不同之處是對海藻糖干物質含量要求更高，達到98%以上；降溫過程中控制過飽和度在I. 15以內。該方法可制得特征為c軸長度比例小于b軸的2. O倍的海藻糖晶體。冷卻結晶制備海藻糖晶體時，晶體會附著在結晶器表面形成很厚的晶體層，影響了傳熱與結晶效率。同時，隨著溫度的降低，糖液的粘度也越來越大，傳熱傳質效率進一步下降，結晶也就變得越來越困難。晶漿粘稠，不利于后續的離心分離。低溫下結晶效率很低，且隨著晶漿密度的增大，容易產生細晶，不利于控制晶體的粒度與形狀。冷卻結晶周期較長，常常需要2Γ70個小時以上，產量產率低，不利于工業化生產。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題主要是提高海藻糖的結晶收率；避免結晶過程中細晶的產生，得到粒度分布均勻、穩定的產品，提升產品純度；縮短結晶周期，提聞結晶生廣效率。針對上述問題，本發明采用溶析-冷卻耦合結晶技術，其技術方案如下一種制備海藻糖晶體的方法，在海藻糖過飽和結晶液中，加入晶種，降溫結晶，之后離心干燥得海藻糖晶體，在降溫結晶的過程中，流加溶析劑。所述的海藻糖過飽和結晶液將海藻糖水溶液通過以下方法得到在溫度6(T85°C，真空度為10-40Kpa下真空濃縮，得到質量百分比為66 82%的海藻糖過飽和結晶液。所述的制備海藻糖晶體的方法，將得到的6612%的海藻糖過飽和結晶液轉移到75 83°C的結晶器中，緩慢降溫至66 77°C，按海藻糖干物重的O. f 5%加入海藻糖晶種，待晶種均勻分散在溶液中后，以O. Γ0. 8mL/min的滴加速度向結晶液中滴加溶析劑，在68 77 °C下恒溫攪拌15 55分鐘。恒溫攪拌結束后，繼續以O. Γ0. 8mL/min的速度滴加溶析劑，同時以2 18K/h的降溫速度使結晶液溫度從66 77°C降至1(T25°C，過濾洗滌，5(T70°C真空干燥I小時，得到海
操糖晶體。所述的溶析劑選自易溶于水的有機溶劑，優選甲醇、乙醇、丙醇、正丙醇、異丙醇或
N，N 二甲基甲酰胺。加入溶析劑的總量是海藻糖過飽和結晶液所含純水質量的20飛0%。本發明所述的生產海藻糖的方法，優選結晶器上連接冷卻回流裝置，使揮發的溶劑冷凝回流，減小結晶器內蒸汽壓力。本發明中所述的“K/h”是指每個小時消耗或是獲得的能量(Ikj=IOOO焦耳)。有益效果本發明所述的生產海藻糖的方法，加入溶析劑一方面減小了結晶母液的粘度，使溶質分子擴散速度增加，加快海藻糖晶體生長速率，有助于縮短結晶周期。另一方面，受海藻糖溶解度較大的影響，冷卻結晶過程中溶質的析出會導致溶液體積減小，增大后期晶漿密度，易產生細晶。溶析劑的加入則有效減小了結晶后期晶漿密度，避免細晶產生，從而得到粒度分布均勻的海藻糖晶體產品，大大降低了結晶過后的離心分離難度，制備的晶體表面不易附著含雜質的母液，提升產品純度。本發明所述的生產海藻糖的方法，通過向海藻糖的過飽和溶液中加入晶種，使溶液的過飽和度維持在較低水平，從而有效控制了晶體成核，促進晶體生長。本發明所述的生產海藻糖的方法，采用了邊溶析邊冷卻的耦合結晶模式，加快了海藻糖晶體生長速率，縮短了結晶周期；整個結晶過程中幾乎都有溶析劑的加入，彌補了由于晶體析出造成的溶液體積減小，便于控制懸浮液的晶漿密度。同時，溶析劑的滴加速度應維持在較低水平，避免因溶液過飽和度過大導致的爆發成核。 本發明所述的生產海藻糖的方法，得到的海藻糖晶體為白色斜方型晶體。
圖I制備的海藻糖晶體照片。
具體實施例方式實施例I :本實例生產海藻糖晶體的方法具體包括下列步驟I)將質量為631. 35g、固溶物質量百分比濃度為53. 4%、海藻糖占固溶物94. 53%的海藻糖水溶液，在80°C、真空度35Kpa下蒸發濃縮，得到質量百分比73. 5%的海藻糖過飽和結晶液。2)將上述73. 5%的海藻糖過飽和結晶液轉移到已恒溫至78°C的結晶器中，緩慢攪拌并降溫至71°C，之后以海藻糖干重的1%加入海藻糖晶種。待晶種均勻分散于溶液中后， 稱取乙醇30. 4g (占結晶液中水質量的25%)，并以O. lmL/min的滴加速度向結晶液中滴加乙醇，維持71°C攪拌20min。3)攪拌結束后，繼續以O. lmL/min的滴加速度向結晶液中滴加乙醇，同時以10K/h的速度降溫至20°C，過濾產品，60°C干燥I小時，得到斜方形海藻糖晶體243. 2g。本實施例所得海藻糖,實際收率可達76. 3%,純度可達99. 3%。實施例2 本實例生產海藻糖晶體的方法具體包括下列步驟I)將質量為700. 25g、固溶物質量百分比濃度為47. 3%、海藻糖占固溶物97. 61%的海藻糖水溶液，在70°C、真空度20Kpa下蒸發濃縮，得到質量百分比68. 3%的海藻糖過飽和
結晶液。2)將上述68. 3%的海藻糖過飽和結晶液轉移到已恒溫至70°C的結晶器中，緩慢攪拌并降溫至67°C，之后以海藻糖干重的1%加入海藻糖晶種。待晶種均勻分散于溶液中后，稱取甲醇61. 5g (占結晶液中水質量的40%)，并以O. 2mL/min的滴加速度向結晶液中滴加甲醇，維持68°C攪拌15min。3)攪拌結束后，繼續以O. 2mL/min的滴加速度向結晶液中滴加甲醇，同時以llK/h的速度降溫至20°C，過濾產品，60°C干燥I小時，得到斜方形海藻糖晶體263. lg。本實施方式所得海藻糖，實際收率可達81. 4%，純度可達99. 5%。實施例3 本實例生產海藻糖晶體的方法具體包括下列步驟I)將質量為673. llg、固溶物質量百分比濃度為59. 8%、海藻糖占固溶物91. 30%的海藻糖水溶液，在80°C、真空度30Kpa下蒸發濃縮，得到質量百分比75. 8%的海藻糖過飽和
結晶液。2)將上述75. 8%的海藻糖過飽和結晶液轉移到已恒溫至77°C的結晶器中，緩慢攪拌并降溫至73°C，之后以海藻糖干重的3%加入海藻糖晶種。待晶種均勻分散于溶液中后，稱取異丙醇77. Ig (占結晶液中水質量的60%)，并以O. 2mL/min的滴加速度向結晶液中滴加異丙醇，維持71°C攪拌20min。3)攪拌結束后，繼續以O. 2mL/min的滴加速度向結晶液中滴加異丙醇，同時以8K/h的速度降溫至15°C，過濾產品，65°C干燥I小時，得到斜方形海藻糖晶體292. 53g。本實施例所得海藻糖,實際收率可達79. 6%,純度可達98. 9%。實施例4:本實例生產海藻糖晶體的方法具體包括下列步驟I)將質量為1119. 3g、固溶物質量百分比濃度為33. 2%、海藻糖占固溶物95. 1%的海藻糖水溶液，在60°C、真空度40Kpa下蒸發濃縮，得到質量百分比70. 2%的海藻糖過飽和
結晶液。2)將上述70. 2%的海藻糖過飽和結晶液轉移到已恒溫至77°C的結晶器中，緩慢攪拌并降溫至70°C，之后以海藻糖干重的3%加入海藻糖晶種。待晶種均勻分散于溶液中后，稱取丙酮47. 32g (占結晶液中水質量的30%)，并以O. lmL/min的滴加速度向結晶液中滴加乙醇，維持70°C攪拌30min。3)攪拌結束后，繼續以O. 2mL/min的滴加速度想結晶液中滴加乙醇，同時以14K/h的速度降溫至10°c，過濾產品，60°C干燥I小時，得到斜方形海藻糖晶體290. 84g。本實施方式所得海藻糖，實際收率可達82. 3%，純度可達99. 3%。
權利要求
1.一種制備海藻糖晶體的方法，在海藻糖過飽和結晶液中，加入晶種，降溫結晶，之后離心干燥得海藻糖晶體，其特征是在降溫結晶的過程中，流加溶析劑。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述的海藻糖過飽和結晶液為質量百分比為6612%的海藻糖過飽和結晶液，優選通過如下方法制備得到將海藻糖水溶液，在溫度6(T85°C，真空度為10-40Kpa下真空濃縮，得到質量百分比為66 82%的海藻糖過飽和結晶液。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于將得到的6612%的海藻糖過飽和結晶液轉移到75 83°C的結晶器中，降溫至66 77°C，按海藻糖干物重的O. f 5%加入海藻糖晶種，待晶種均勻分散在溶液中后，以O. Γ0. 8mL/min的滴加速度向結晶液中滴加溶析劑，在68 77 °C下恒溫攪拌15 55分鐘。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于恒溫攪拌結束后，繼續以O.Γ0. 8mL/min的速度滴加溶析劑，同時以2 18K/h的降溫速度使結晶液溫度從66 77°C降至1(T25°C，過濾洗滌，5(T70°C真空干燥I小時，得到海藻糖晶體。
5.根據權利要求1、3、4中任一項所述的方法，其特征在于所述的溶析劑選自易溶于水的有機溶劑。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于所述的溶析劑選自甲醇、乙醇、丙醇、正丙醇、異丙醇或N，N 二甲基甲酰胺。
7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于加入溶析劑的總量是海藻糖過飽和結晶液所含純水質量的20 60%。
全文摘要
本發明涉及一種制備海藻糖晶體的方法。將海藻糖水溶液真空蒸發濃縮，加入海藻糖晶種并控制溫度，同時流加溶析劑，使溶液的過飽和度維持在較低水平，逐漸降溫結晶。本發明是通過溶析-冷卻耦合結晶的方法生產海藻糖晶體，提高海藻糖的結晶收率；避免結晶過程中細晶的產生，得到粒度分布均勻、純度高的產品；與傳統的冷卻結晶相比縮短了結晶周期，提高了結晶收率；還為后續的離心分離提供了便利。這種新的結晶方法在功能糖結晶生產領域具有廣闊的應用潛力。
文檔編號C07H1/06GK102924539SQ20121043134
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月31日 優先權日2012年10月31日
發明者黃和, 江凌, 張濤, 田丹碧, 李霜, 林明, 唐飛, 李媛媛, 李燕萍 申請人:南京工業大學