专利名称：酵母β-D-葡聚糖衍生物及其制备方法和用途的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及葡聚糖衍生物，尤其涉及酵母β-D-葡聚糖衍生物及其制备方法，本发明进一步涉及酵母β-D-葡聚糖衍生物作为霉菌毒素吸附剂的用途，属于酵母β-D-葡聚糖衍生物的制备及其应用领域。
背景技术：
霉菌毒素是由多种真菌产生的代谢产物，主要包括曲霉菌、青霉菌和镰刀菌等，在谷物、牧草、水果及副产品中均可发现，很多农作物和饲料易被霉菌毒素污染，从而对人类食品、饲料工业和动物生产造成了严重的影响。这些真菌毒素能够对人和动物产生严重危害，如致癌、致突变、致畸、 雌激素中毒、神经中毒或者降低免疫力等。动物饲料、农作物和食品中霉菌毒素的污染日益引起人们的关注。CAST报道称全球至少有25%的饲料受到霉菌毒素的污染。张丞等对全国各地具有代表性的244份饲料和原料样品进行霉菌毒素污染情况调查，结果发现93%的样品都受到霉菌毒素的污染，主要以玉米赤霉烯酮、呕吐毒素和伏马毒素为主，并且出现受多种霉菌毒素同时污染的现象(张丞，刘颖莉.2009年上半年中国饲料和原料中霉菌毒素污染调查报告.饲料广角，2010，4:57-59)。王金勇等(2011)对来自全国各地199份样品进行检测，统计分析发现与之相似的检测的结果，玉米赤霉烯酮、呕吐毒素和烟曲霉毒素的污染比较常见(王金勇，刘颖莉.2011年第三季度中国饲料和原料中霉菌毒素污染调查报告[J].今日养猪业，2012(01))。玉米赤霉烯酮(简称为ZEA，又称F-2毒素)，主要由玉米赤霉菌、禾谷镰刀菌、三线镰刀菌等真菌所产生的非类固醇雌激素。这些镰刀菌都是土壤真菌，在高温、高湿环境条件下容易污染农作物。最初是从受禾谷镰刀菌污染的发霉玉米中分离得到(Stob M, BaldwinR S，Tuite J，et al.1solation of an anabolic, uterotrophic compound from corninfected with Gibberella zeae[J].Nature，1962，196:1318)。ZEA 能够引发动物繁殖功能紊乱，还能够引起人类的高雌激素综合症。有报道指出ZEA及其代谢产物对猪、牛和羊起着类雌激素活性的作用，而对于大鼠、小鼠口服或者腹腔注射给予ZEA则会表现出急性毒性。田间和仓储期间预防和控制霉菌毒素是首要途径，但是这种污染不能够完全避免，所以需要应用各种脱霉措施处理霉变饲料。目前有多种脱毒处理方式，主要包括物理脱毒、化学脱毒、生物降解和吸附法等。具体可以根据不同的污染情况及实际条件，选择合适的方式、方法降低或避免霉菌毒素的危害，减少经济损失。吸附剂脱毒原理是在体内，吸附剂与霉菌毒素结合形成螯合物，这种螯合物经过胃肠道时不被吸收而直接排出体外。目前，报道较多的吸附剂主要有无机吸附剂和有机吸附剂，如活性炭、铝硅酸盐类和酵母细胞壁类等。酵母或酵母细胞壁对霉菌毒素具有较好的吸附作用。通常作为霉菌毒素吸附剂使用的仅仅是利用酵母细胞壁，而不是整个酵母细胞。大量的试验证明酵母细胞壁对霉菌毒素具有较好的吸附效果。酵母细胞壁位于酵母细胞的最外层，其厚度约0.05 0.2 μ m，约占细胞干物质重的30%左右。酵母多糖是酵母细胞壁的主要成分，由内到外依次为葡聚糖层、蛋白质层、甘露聚糖层，层与层之间可部分镶嵌，此外还有几丁质和脂类等。酵母葡聚糖可分为碱不溶、热醋酸不溶性β -1, 3-D-葡聚糖，约占细胞壁的34% ；碱可溶性β_1，3-D-葡聚糖占细胞壁的20%;碱不溶性、热醋酸可溶性β-1，6-葡聚糖约占细胞壁的6%;其中碱不溶性、热醋酸不溶性的β-1，3-葡聚糖所占比例较大。从酵母细胞壁中分离的β_1，3-D-葡聚糖不带电荷，呈中性，并且有少量i3-l，6-D-的支链结构，由于其分子内多羟基作用，形成了致密的超螺旋结构，导致β-1，3- -葡聚糖不溶于水，另外其比表面积较小，所以使其应用受到限制。β-D-葡聚糖是一种很好的免疫增强剂，具有多种生物活性。近年来，国外许多研究者发现β-D-葡聚糖对霉菌毒素有很强的吸附特性，其吸附特性与其高分子结构密切相关(YiannikourisA，Francois J，Poughon L，Dussap C G., Bertin G., Jeminet G., et al., Adsorptionof zearalenone by β -D-glucans in the Saccharomyces cerevisiae cell wall.Journal of Food Protection, 2004a，67，1195 - 1200 ；Yiannikouris A，FrancoisJjPoughon LjDussap C G.，Bertin G.，Jeminet G.，et al.Alkali extractionof β -D-glucans from Saccharomyces cerevisiae cell wall and study of theiradsorptive properties toward zearalenone.Journal of Agricultural and FoodChemistry, 2004b，52，3666 - 3673)。霉菌毒素的危害和所造成的巨大经济损失已是不容忽视的问题。只有保证饲料及其原料的安全，才能保持饲料工业和养殖业的健康发展。如何有效控制或降低霉菌毒素对农作物、动物和人类的危害一直是困扰人们的难题。随着对霉菌毒素污染状况的重视程度逐渐增加，吸附剂的研究也不断深入，酵母多糖作为一种新型霉菌毒素吸附剂已经也引起人们的关注。由于酵母多糖结构紧密、不溶于水，需要对其结构进行适当的改性处理增加其水溶性、提高生物活性，从而改善其吸附霉菌毒素的效果。
发明内容
本发明的目的之一是提供酵母β-D-葡聚糖衍生物，相比于酵母β-D-葡聚糖，该酵母β-D-葡聚糖衍生物对于 霉菌毒素的吸附效果有显著提升；本发明目的之二是提供一种制备所述酵母β-D-葡聚糖衍生物的方法；本发明目的之三是将所述的酵母β-D-葡聚糖衍生物作为毒素吸附剂应用于吸
附霉菌毒素。本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的:本发明提供了酵母β-D-葡聚糖衍生物，所述酵母β-D-葡聚糖衍生物由硫酸基取代酵母β-D-葡聚糖分子的羟基得到；其中，硫酸基的取代度是0.28-0.32或0.40-0.51 ;优选的，所述取代度是0.29或0.49。本发明的另一目的是提供一种制备所述酵母β -D-葡聚糖衍生物的方法，包括以下步骤:将酵母β -D-葡聚糖溶于有机溶剂中，加入酯化剂进行酯化反应，即得。其中，所述的有机溶剂优选为二甲基甲酰胺。所述的酯化剂由氯磺酸与吡啶组成；优选的，氯磺酸与吡啶的体积比例为1:2-10，更优选为1:4-6，最优选为1:6。
所述酯化剂可参考下述方法制备得到:在0°C以下温度条件下，向吡啶中滴加氯磺酸，得到酯化剂。所述的酯化反应温度优选为30_90°C，进一步优选为45_75°C，更优选为45_60°C，最优选为45 °C ；所述的酯化反应时间优选为0.5-4小时，更优选为1-3小时，最优选为2小时。本发明中所述的霉菌毒素包括但不限于玉米赤霉烯酮、呕吐毒素、烟曲霉毒素或伏马毒素等霉菌毒素，优选为玉米赤霉烯酮。影响酵母β -D-葡聚糖硫酸酯的取代度受酯化条件的影响，即酯化反应的反应条件不同，酯化产物的取代度也会不同。酯化反应过程中的条件有氯磺酸与吡啶的体积比、反应时间和反应温度。本发明首先采用单因素试验考察每个条件的具体水平对取代度的影响。单因素试验考察发现，不同氯磺酸与吡啶体积比对取代度的影响，随着氯磺酸的增力口，取代度逐渐增大，当二者体积比为1:6时取代度达到最高为0.43，然后继续增加氯磺酸的量，取代度下降，分析原因可能是随着氯磺酸的量逐渐增加，使反应处于酸度较高的环境下，易使多糖链发生断裂，甚至发生碳化所致。酯化时间、酯化温度也出现这一现象。通过单因素试验条件优化，本发明对酯化反应的单因素初步确定:氯磺酸与吡啶体积比优选为1:2-10，更优选为1:4-6 ;酯化反应温度优选为30-90°C，进一步优选为45_75°C ;酯化反应时间为0.5-4小时，优选为1-3小时。在单因素试验的基础上，本发明通过正交试验进一步发现影响取代度大小的顺序为:氯磺酸与吡啶的体积比 > 酯化时间 > 酯化温度。
由于酯化剂是由氯磺酸和吡啶反应配制，氯磺酸含量的高低直接决定取代度的大小，但是含量过高会使取代度降低。不同取代度的酵母β-D-葡聚糖硫酸酯对ZEA的体外吸附效果不同。酵母β-D-葡聚糖由于其分子上羟基的氢被磺酸基取代，使得酵母β-D-葡聚糖水溶性增加、分子结构发生变化。取代度不同说明酵母β-D-葡聚糖分子上羟基的氢被取代的程度不同，所以导致产物的水溶性和分子结构发生变化，使得致密的三螺旋结构受到破坏，所以对ZEA的吸附效果发生变化。本发明通过大量的实验非常意外的发现，当酵母β -D-葡聚糖硫酸酯的取代度是0.49时(取代度是0.49的产物通过以下条件制备得到:氯磺酸与吡啶的体积比为1:6，酯化温度为45°C，酯化时间为2h，)，产物对ZEA的吸附量达到最高，其吸附量为18.6528ug/mg ;当酵母β -D-葡聚糖硫酸酯的取代度超过0.49后，酵母β -D-葡聚糖衍生物产物对ZEA的吸附量呈显著下降的趋势，说明并不是取代度越高，其对ZEA的吸附力就越强，其原因可能是与酵母β-D-葡聚糖的空间结构相关。此外，当糖硫酸酯的取代度是0.29 (取代度是
0.29的产物通过以下酯化反应条件制备得到:氯磺酸与吡啶的体积比为1:4，酯化温度为750C，酯化时间为3h)，该取代度的酯化产物对ZEA的吸附量为18.356ug/mg,仅次于取代度为0.49时对ZEA的的吸附量。扫面电镜对比分析发现硫酸酯化修饰后，酵母β -D-葡聚糖酯化产物物理形态发生变化，酵母β-D-葡聚糖硫酸酯的圆形或椭圆形结构消失，颗粒表面结构发生改变，呈现网格状，有明显的沟纹，比表面积增大，吸附能力显著增强；吸附效果试验表明，本发明所制备的酵母β -D-葡聚糖衍生物对玉米赤霉烯酮吸附量达到18.6528 μ g/mg,非常显著的高于酵母细胞壁以及酵母β -D-葡聚糖对玉米赤霉烯酮的吸附量。
图1硫酸基的标准曲线。图2氯磺酸与吡啶不同体积比对取代度的影响。图3酯化温度对取代度的影响。图4酯化时间对取代度的影响。图5酵母β -葡聚糖硫酸酯样品的红外光谱图。图6酵母β -D-葡聚糖硫酸酯化改性前后扫描电镜图。图7不同取代度的酵母β -D-葡聚糖硫酸酯对ZEA吸附效果。图8三种不同产品体外吸附ZEA的效果比较。
具体实施例方式下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。试剂及通用的实验方法1.主要试剂及材料:三氯乙酸、硫酸钾、吡啶、二甲基甲酰胺、氢氧化钠、苯酚、氯磺酸、明胶、氯化钡、盐酸、色谱级甲醇等均为国产分析纯(上海国药国药集团化学试剂有限公司)，玉米赤霉烯酮(ZEA)标准品购`自sigma公司，玉米赤霉烯酮试剂盒购自安德珍有限责任公司。2.氯磺酸-吡啶法制备酵母β -D-葡聚糖硫酸酯酯化剂的制备:将附有冷凝管、搅拌装置和测定温度装置的四颈烧瓶置于盐水冰浴中，加入吡唆，搅拌，使之冷却到0°c以下，然后用恒压滴液漏斗慢慢加入氯磺酸，在30min左右滴加完毕，烧瓶出现大量淡黄色固体，即得到酯化剂。称取一定量的酵母β-D-葡聚糖溶于二甲基甲酰胺中，室温下充分搅拌悬浮，然后加入到制备好的酯化剂中。迅速将四颈烧瓶移入热水浴中，恒温搅拌，反应一定时间，再移置冰水浴中冷却至室温，将反应液倾入冰水中，用2.5%Na0H中和到pH7.5左右，加入无水乙醇1:3 (V/V)，析出淡黄色沉淀，抽滤收集沉淀。将沉淀溶于水，用透析袋流水透析48h，蒸馏水透析24h。透析液冷冻干燥，得到淡黄色粉末。3.酵母β -D-葡聚糖硫酸酯的定量与定性分析方法3.1硫酸基含量的测定3.1.1硫酸钡比浊法基本原理是:通过酸水解从糖复合物中释放出硫酸基，生成硫酸钡，使其在氯化钡明胶溶液中浑浊，用紫外分光光度计测定。测定方法:称取硫酸多糖IOmg,加入lmol/L盐酸5ml,真空封管，100°C水解6h,按标准品的测定方法测定其吸光值。3.1.2标准曲线的绘制精确称取干燥的硫酸钾准确配制成0.6mg/ml的溶液。分别取上述标准硫酸盐溶液 0.04ml、0.08ml、0.12ml、0.16ml,0.2ml，加 lmol/L HCl 补至 0.2ml，依次加入 3.8ml 三氯乙酸。Iml氯化钡-明胶溶液，混合室温放置15min,以lmol/L HCl作为参比,360nm测定吸光值；以硫酸基的浓度为横坐标，吸光值为纵坐标建立线性回归方程，绘制标准曲线。标准曲线见图1 ;图1表明，硫酸基含量与吸光度呈良好的线性关系，其相关系数为0.9995，标准曲线的回归方程为y=0.0031x - 0.0384。3.1.3硫酸取代度计算酵母β-D-葡聚糖硫酸酯中的硫酸基含量通常用取代度(degree of sulfur,DS)来表示。DS是指酵母β-D-葡聚糖硫酸酯上每个葡萄糖残基中含有的硫酸基团的平均个数。计算公式如下:
权利要求
1.酵母β-D-葡聚糖衍生物，其特征在于:通过硫酸基取代酵母β-D-葡聚糖分子的羟基获得；其中，硫酸基的取代度是0.28-0.32或0.40-0.51。
2.按照权利要求1所述的酵母β-D-葡聚糖衍生物，其特征在于:硫酸基的取代度是.0.29 或 0.49。
3.一种制备权利要求1或2所述酵母β-D-葡聚糖衍生物的方法，其特征在于，包括以下步骤:将酵母β -D-葡聚糖溶于有机溶剂中，加入酯化剂进行酯化反应，即得。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于:所述的有机溶剂为二甲基甲酰胺。
5.按照权利要求3所述的方法，其特征在于:所述酯化剂按照以下方法制备得到:在(TC以下温度条件下，向吡啶中滴加氯磺酸得到酯化剂。
6.按照权利要求3或5所述的方法，其特征在于:所述的酯化剂由氯磺酸与吡啶组成。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于:氯磺酸与吡啶的体积比例为1:2-10 ;优选为1:4-6 ;更优选为1:6。
8.按照权利要求3所述的方法，其特征在于:所述的酯化反应温度为30-90°C;优选为.45-750C ;更优选为45-60°C ;最优选为45°C。
9.按照权利要求3所述的方法，其特征在于:所述的酯化反应时间为0.5-4小时；优选为1-3小时；最优选为2小时。
10.权利要求1或2所述酵母β-D-葡聚糖衍生物作为霉菌毒素吸附剂的用途；优选的，所述霉菌毒素包括玉米赤霉烯酮、呕吐毒素、烟曲霉毒素或伏马毒素。
全文摘要
本发明公开了酵母β-D-葡聚糖衍生物及其制备方法和用途。所述酵母β-D-葡聚糖衍生物由硫酸基取代酵母β-D-葡聚糖分子的羟基得到,其中，硫酸基的取代度是0.28-0.32或0.40-0.51。本发明进一步提供了制备酵母β-D-葡聚糖衍生物的方法，包括将酵母β-D-葡聚糖溶于有机溶剂中，加入酯化剂进行酯化反应，即得。扫面电镜对比分析发现硫酸酯化修饰后的酵母β-D-葡聚糖衍生物呈现网格状，有明显沟纹，比表面积明显增大，吸附能力显著增强。吸附效果试验表明，本发明酵母β-D-葡聚糖衍生物对玉米赤霉烯酮吸附量达到18.6528μg/mg，显著高于酵母细胞壁以及酵母β-D-葡聚糖对玉米赤霉烯酮的吸附量。
文档编号C08B37/02GK103183741SQ20131009105
公开日2013年7月3日 申请日期2013年3月21日 优先权日2013年3月21日
发明者马立保, 荣迪, 胡晓芬, 吴艳丽 申请人:马立保