D-氨基葡萄糖鹽酸鹽的制備工藝優(yōu)化分析

丁振中 管平海 龔勁松 高小燕 徐俊山

摘要：新階段，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，為各領(lǐng)域發(fā)展帶來(lái)了新的契機(jī)。本文從D-氨基葡萄糖鹽酸鹽相關(guān)概述入手，對(duì)D-氨基葡萄糖鹽酸鹽制備工藝進(jìn)行分析，最終提出幾點(diǎn)優(yōu)化D-氨基葡萄糖鹽酸鹽制備工藝的策略，希望為相關(guān)人員提供參考借鑒，再進(jìn)行D-氨基葡萄糖鹽酸鹽制備時(shí)，能夠有效提升D-氨基葡萄糖鹽酸鹽純度及產(chǎn)量，進(jìn)一步發(fā)揮出D-氨基葡萄糖鹽酸鹽的作用。

關(guān)鍵詞：D-氨基葡萄糖鹽酸鹽;制備;工藝優(yōu)化

引言

氨基葡萄糖鹽酸鹽是由天然的甲殼質(zhì)提取的，作為海洋生物制劑存在，其自身具備較多的功能，例如改善關(guān)節(jié)軟骨代謝、提升關(guān)節(jié)滑液粘性等，并其還能有效促進(jìn)人體合成粘多糖。近年來(lái)，D-氨基葡萄糖鹽酸鹽逐漸被應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域中，并且在各領(lǐng)域不斷發(fā)展下，其需求量逐漸提升，這種情況下，其制備工藝的優(yōu)化逐漸成為人們關(guān)注的重點(diǎn)，進(jìn)行D-氨基葡萄糖鹽酸鹽制備的相關(guān)人員更需要將重點(diǎn)放在其制備工藝的優(yōu)化方面，積極探索制備工藝的有效優(yōu)化手段，本文就D-氨基葡萄糖鹽酸鹽的制備工藝優(yōu)化進(jìn)行分析，具體如下。

一、D-氨基葡萄糖鹽酸鹽相關(guān)概述

D-氨基葡萄糖鹽酸鹽簡(jiǎn)稱GAH，分子式為，是一種白色結(jié)晶性粉末，味苦，節(jié)肢動(dòng)物的外殼中會(huì)存在較多的甲殼素，將這一物質(zhì)提取后，置于鹽酸溶液中經(jīng)不斷反而從而形成GAH[1]。現(xiàn)如今，GAH已經(jīng)被廣泛用于較多領(lǐng)域，包括食品領(lǐng)域、醫(yī)藥領(lǐng)域等，其具備較好的促進(jìn)抗生素注射效能的價(jià)值，對(duì)于糖尿病患者而言，是較好的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充助劑[2]，在乙型肝炎及風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎方面也具備一定了解，同時(shí)，其還是新型抗癌藥物氯脲酶素合成的關(guān)鍵原料，除此之外，還能用于食品防腐劑、化妝品以及飼料添加劑中。現(xiàn)階段，GAH的社會(huì)需求逐漸增大[3]，以往的生產(chǎn)工藝會(huì)用到大量酸堿，會(huì)對(duì)設(shè)備造成一定的腐蝕，產(chǎn)量有限的同時(shí)，極易造成環(huán)境污染，這種情況下，急需對(duì)其制備工藝進(jìn)行研究，找出有效的優(yōu)化措施，提升工藝效果。D-氨基葡萄糖鹽酸鹽的主要質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

二、D-氨基葡萄糖鹽酸鹽制備工藝

GAH制備工藝的反應(yīng)原理：甲殼素在一定條件下與鹽酸發(fā)生充分的水解反應(yīng)[4]，經(jīng)β-（1，4）苷鍵的斷裂和酰氨鍵的水解，生成GAH，對(duì)于GAH的制備上，主要會(huì)經(jīng)歷以下工藝流程：

首先，儀器與試劑選擇。在制備儀器方面，主要會(huì)用到真空干燥箱、恒溫加熱磁力攪拌器、電子天平以及電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱等;在制備試劑方面，主要會(huì)用到工業(yè)級(jí)活性炭、鹽酸、氫氧化鈉、乙醇以及甲殼素[5]。在酸的選擇上，不同的酸在水解催化上，作用有強(qiáng)有弱，為保證D-氨基葡萄糖鹽酸鹽的制備效果，需要做好所用酸的選擇。有關(guān)實(shí)驗(yàn)中對(duì)鹽酸、硫酸以及乙酸進(jìn)行了水解催化實(shí)驗(yàn)[6]，如表1所示。因?yàn)榧儍舻腄-氨基葡萄糖鹽酸鹽為白色結(jié)晶粉末，通常情況下熔點(diǎn)處于88℃，在于酸發(fā)生反應(yīng)后，熔點(diǎn)會(huì)上升至190℃，其純度若想達(dá)到98%，其熔點(diǎn)范圍應(yīng)保持在190～194℃之間。分析表1可知，三種類型的酸中，乙酸幾乎不具備催化作用，而其他兩種酸在產(chǎn)品回收率上相差較小，不過(guò)硫酸獲得產(chǎn)品的純度沒(méi)有鹽酸獲得產(chǎn)品的純度高，產(chǎn)生這種結(jié)果的主要原因是濃度較高的硫酸其氧化性較強(qiáng)，在水解過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)小分子產(chǎn)物，或者會(huì)進(jìn)一步脫水是糖分子碳化，因此，選擇鹽酸所起到的效果更佳。

其次，進(jìn)行制備實(shí)驗(yàn)。第一，制備氨基葡萄糖鹽酸鹽粗品。甲殼素去除雜質(zhì)后，將其置于攪拌反應(yīng)器中，隨后在其中加入鹽酸，此時(shí)，在不斷反應(yīng)下，溫度會(huì)持續(xù)升高，再逐漸將剩余甲殼素放入其中[7]，通過(guò)恒溫水浴槽，對(duì)反應(yīng)溫度進(jìn)行控制，確保其一直在預(yù)定溫度下進(jìn)行5小時(shí)的保溫處理，保溫時(shí)間結(jié)束后，抽干真空，最終得到粗品。第二，在得到粗品后，需要對(duì)其進(jìn)行純化，將粗品放置于熱水中進(jìn)行溶解，同時(shí)，需要在其中加入適量的活性炭，通常為粗品質(zhì)量的3%，隨后進(jìn)行20分鐘回流處理，趁熱做出過(guò)濾 [8]，在熱水條件下，洗滌濾渣。將濾液合并后，置于70～80℃環(huán)境下作旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，最終獲得產(chǎn)品結(jié)晶，在其中加入粗品3～4倍的乙醇，進(jìn)行均勻攪拌后，靜置冷卻，通過(guò)過(guò)濾獲得成品結(jié)晶，隨后通過(guò)少量乙醇加以洗滌，干燥處理后得到白色純化晶體。最后，對(duì)GAH含量進(jìn)行測(cè)定。經(jīng)配置，獲得鹽酸氨基葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液以及樣品液，在兩種溶液中分別加入乙酰丙酮溶液，在20分鐘沸水浴后冷卻，將對(duì)二甲基氨基苯甲醛以及無(wú)水乙醇溶液，攪拌均勻，在60℃的水中靜置一小時(shí)，冷卻至室溫后，將其作為空白液，在525nm處進(jìn)行吸光度測(cè)試，得出數(shù)據(jù)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，從而獲得樣品中氨基葡萄糖的含量，此外，在氯離子含量測(cè)定上，可以選擇銀量法。

三、D-氨基葡萄糖鹽酸鹽的制備工藝優(yōu)化

1.甲殼素預(yù)處理

對(duì)于甲殼素而言，常存在于節(jié)肢動(dòng)物外殼、真菌細(xì)胞壁、昆蟲體表中，屬于天然的氨基高分子物質(zhì)，其能夠與無(wú)機(jī)鹽及蛋白質(zhì)發(fā)生相應(yīng)反應(yīng)。甲殼素酸解環(huán)節(jié)，會(huì)出現(xiàn)游離的氨基酸，但無(wú)機(jī)鹽的存在會(huì)對(duì)甲殼素酸解反應(yīng)產(chǎn)生影響，最終會(huì)使GAH的質(zhì)量與產(chǎn)量受到干擾。所以，為進(jìn)一步優(yōu)化制備工藝，提升工藝效果，需要將甲殼素進(jìn)行預(yù)處理，可以將甲殼素用稀鹽酸浸泡，將無(wú)機(jī)鹽成分去除，通過(guò)稀堿煮沸的方式除掉蛋白質(zhì)，從而提升GAH純度。

2. 科學(xué)選用脫色劑

液體物脫色時(shí)，常常會(huì)利用脫色劑進(jìn)行脫色，脫色劑具備較多的可選擇類型，例如，離子交換樹脂、活性白土以及活性炭等，脫色劑實(shí)際選擇過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際對(duì)脫色劑進(jìn)行科學(xué)選用，通常而言，首選活性白土，主要是因?yàn)槠淠軌颢@得較好的脫色效果，降低成本的同時(shí)，減少產(chǎn)物損失。

3.做好細(xì)節(jié)處理，提升產(chǎn)率

第一，原料水解后，其中往往會(huì)存在較為堵復(fù)雜的成分，粗結(jié)晶處理下，會(huì)初步將產(chǎn)物分離，結(jié)晶后剩余的母液中，還會(huì)存在一定的產(chǎn)物，利用濃縮的方式再次進(jìn)行結(jié)晶處理，得到的產(chǎn)物中會(huì)存在較多雜質(zhì)，這種情況下，需要通過(guò)有效的手段將其進(jìn)行提純。第二，在脫色劑的良好利用下，能夠去除相應(yīng)的著色物，但也會(huì)將一部分產(chǎn)物排除，后期可以通過(guò)水洗脫濃縮進(jìn)行再次結(jié)晶回收，盡可能地減少產(chǎn)物損失。第三，水解過(guò)程中，應(yīng)充分保證水解率，若無(wú)法充分水解，則會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)物的獲得，因此需要保證充分水解。

4.避免水解條件的不良影響

第一，避免鹽酸用量及濃度的不良影響。鹽酸既是一種催化劑，又是一種分散劑，在用量上需要適中，如果用量太少，會(huì)影響到實(shí)際的反應(yīng)效果，導(dǎo)致反應(yīng)物分布不均，焦化情況較為嚴(yán)重，最終獲得的產(chǎn)率也會(huì)較低，同時(shí)，隨著鹽酸不斷消耗，其濃度會(huì)逐漸降低，影響到水解的充分性，如果用量過(guò)多，會(huì)處理難度會(huì)大大增加，成本也會(huì)較高，因此，在鹽酸用量上需要格外注意，一般其與甲殼素比例保持在1：6即可。此外，鹽酸濃度也會(huì)直接影響到甲殼質(zhì)的水解效果，其濃度與GAH生成量息息相關(guān)，當(dāng)其濃度增加時(shí)，相應(yīng)的水解速度也會(huì)加快，GAH含量也會(huì)有所增加，可見將鹽酸濃度控制在一定范圍內(nèi)，能夠確保GAH穩(wěn)定生成。第二，防止水解溫度產(chǎn)生的不良影響。在反應(yīng)溫度升高的過(guò)程中，乙酞胺鍵會(huì)更易被打開，反應(yīng)時(shí)間也會(huì)大大縮短，不過(guò)在反應(yīng)過(guò)程中，會(huì)生成一些非糖物質(zhì)及低聚糖等，產(chǎn)出成品質(zhì)量會(huì)受到影響。所以，水解環(huán)節(jié)需要對(duì)溫度加以控制，溫度不可超過(guò)100℃，以免不良情況的出現(xiàn)。第三。避免反應(yīng)時(shí)間的影響。D-氨基葡萄糖鹽酸鹽的產(chǎn)品質(zhì)量與收率會(huì)直接受到反應(yīng)時(shí)間的影響，固定溫度下，反應(yīng)時(shí)間不斷持續(xù)，甲殼素會(huì)逐漸發(fā)生水解反應(yīng)，相應(yīng)的D-氨基葡萄糖鹽酸鹽含量也會(huì)逐漸增加，不過(guò)若時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，D-氨基葡萄糖鹽酸鹽將在水解環(huán)節(jié)發(fā)生復(fù)合與再分解反應(yīng)，最終遭受破壞，對(duì)產(chǎn)品收率及質(zhì)量產(chǎn)生干擾，因此，應(yīng)對(duì)反應(yīng)時(shí)間做出嚴(yán)格控制。

5.優(yōu)化GAH濃縮結(jié)晶條件

脫色過(guò)濾環(huán)節(jié)后，會(huì)形成相應(yīng)水解液，應(yīng)將其進(jìn)行濃縮，蒸發(fā)掉其中的水分，具體的方式首選真空濃縮結(jié)晶，設(shè)定濃縮溫度范圍在65～70℃范圍內(nèi)，真空度為1010kPa，鹽酸可重復(fù)利用，實(shí)操環(huán)節(jié)，應(yīng)邊濃縮邊加料，確保母液與晶體的比例在1：1。當(dāng)晶粒達(dá)到一定要求時(shí)，進(jìn)行冷卻處理，溫度至室溫即可，利用離心機(jī)做分離處理，經(jīng)乙醇洗滌后，在溫度為60℃左右的環(huán)境中進(jìn)行烘干，最終獲得成品。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前D-氨基葡萄糖鹽酸鹽已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，市場(chǎng)需求量逐漸增大，因此需要積極探討其制備工藝，利用有效的手段將其進(jìn)行優(yōu)化，縱觀在D-氨基葡萄糖鹽酸鹽制備工藝優(yōu)化的研究上，基本上均是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，相對(duì)而言具備一定的局限性，而本文從整體方向?qū)ζ渲苽涔に噧?yōu)化加以分析，提出從甲殼素預(yù)處理;科學(xué)選用脫色劑;做好細(xì)節(jié)處理，提升產(chǎn)率;避免水解條件的不良影響;優(yōu)化GAH濃縮結(jié)晶條件等方面對(duì)其制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，希望進(jìn)一步發(fā)揮出制備工藝的作用。

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