甘露醇生产与鉴定实训项目

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：甘露醇在海藻、海带中含量较高。海藻洗涤液和海带洗涤液中甘露醇的含量分别为2%与1.5%，是提取甘露醇的重要资源。干燥、包装结晶甘露醇于105～110℃烘干。20%甘露醇注射液是饱和溶液，为防止温度过低时结晶，配制时需保温45℃左右趁热过滤。

一、实训目标

（1）了解甘露醇的性质和结构。

（2）掌握提取法和发酵法制备甘露醇的基本原理、方法和基本操作技能。

二、实训原理

甘露醇又名己六醇，为白色针状晶体，无臭，略有甜味，不潮解。易溶于水，溶于热乙醇，微溶于低级醇类和低级胺类，微溶于吡啶，不溶于有机溶剂。甘露醇在体内代谢甚少，肾小管内重吸收也极微。静脉注射后，可吸收水分进入血液中，降低颅内压，使由脑水肿引起休克的患者神志清醒。用于大面积烧伤及烫伤产生的水肿，并有利尿作用，用以防止肾脏衰竭，降低眼内压，治疗急性青光眼，还用于中毒性肺炎、循环虚脱症等。甘露醇在海藻、海带中含量较高。海藻洗涤液和海带洗涤液中甘露醇的含量分别为2%与1.5%，是提取甘露醇的重要资源。以葡萄糖为原料，经电解、脱盐、精制即可制得，电解转化率为98%～99.6%，也可以用发酵法生产。

（1）提取法制备甘露醇的工艺路线如图1-6-7所示。

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图1-6-7　提取法制备甘露醇的工艺路线

（2）发酵法制备甘露醇的工艺路线如图1-6-8所示，菌种为米曲霉菌（Aspergillus oryzae）。

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图1-6-8　发酵法制备甘露醇的工艺路线

三、实训器材和试剂

1.器材

（1）提取法：试管、烧杯、容量瓶、玻璃棒、回流装置、离心机、旋转蒸发仪、烘箱。

（2）发酵法：试管、烧杯、冰箱、高压灭菌锅、恒温培养箱、离心机、小型发酵罐、离子交换柱。

2.试剂

（1）提取法：海藻或海带、30%NaOH、硫酸、乙醇、活性炭。

（2）发酵法：3.409菌种、麦芽、碘液、硫酸、0.3%NaNO3、0.1%KH2 PO4、0.05%MgSO4、0.05%KCl、0.001%FeSO4、0.5%玉米浆、2%淀粉糖化液、2%玉米粉、豆油、活性炭、717强碱型阴离子交换树脂与732强酸型阳离子交换树脂。

四、实训方法和步骤

（一）提取法工艺过程

（1）浸泡提取、碱化、中和　海藻或海带加20倍量自来水，室温浸泡2～3 h，浸泡液套用为第二批原料的提取溶剂，一般套用4批，浸泡液中的甘露醇含量已较大。取浸泡液，用30%NaOH溶液调pH为10～11，静置8 h，凝集沉淀多糖类黏性物。虹吸上清液，用1∶1H2SO4调至pH 6～7，进一步除去胶状物，得中性提取液。

（2）浓缩、沉淀　沸腾浓缩中性提取液，除去NaCl和胶状物，直到浓缩液含甘露醇30%以上，冷却至60～70℃，趁热加入2倍量95%乙醇，搅拌均匀，冷却至室温，离心收集灰白色松散沉淀物。

（3）精制　沉淀物悬浮于8倍量94%乙醇中，搅拌回流30 min，出料，冷却过夜，离心得粗品甘露醇，含量为70%～80%。重复操作一次，经乙醇重结晶后，含量大于90%，氯化物含量小于0.5%。取此样品重溶于适量蒸馏水中，加入1/10～1/8活性炭，80℃保温0.5 h，过滤。清液冷却至室温结晶，抽滤，洗涤，得结晶甘露醇。

（4）干燥、包装　结晶甘露醇于105～110℃烘干。检验Cl合格后（低于0.007%）进行无菌包装，含量98%～102%。

（二）发酵法工艺过程

（1）菌种选育　将米曲霉菌（Aspergillus oryzae）3.409菌种接种于10 mL斜面培养基中，31℃左右培养4～5d。斜面存于4℃冰箱中，2～3个月传代一次。使用前重新转接活化培养。培养基的制备：取麦芽1 kg，加水4.5 L，于55℃保温1 h，升温到62℃，再保温5～6 h，加热煮沸后，用碘液检查糖化度应在12°Bé以上，pH5.1以上，即可存于冷室备用，取此麦芽汁加2.1%琼脂，灭菌后，冷冻制成斜面，存于4℃备用。

（2）种子培养　取经活化培养4 d的斜面菌种2支，转接于17.5 L种子培养基中，（31±1）℃搅拌通气培养20～24 h。通气量为2 L/（L·min），搅拌速度为350 r/min，罐压为0.1 MPa。种子培养基：0.3%NaNO3，0.1%KH2PO4，0.05%MgSO4，0.05%KCl，0.001%FeSO4，0.5%玉米浆，2%淀粉糖化液，2%玉米粉，pH6～7。

（3）发酵　于500 L发酵罐中，加入350 L发酵培养基，0.15 MPa蒸汽灭菌30 min，移入种子培养液，接种量为5%，pH3～6、30～32℃发酵4～5 d，通气量为3.33 L/（L·min），发酵20 h后改为2.5 L/（L·min），罐压为0.1 MPa，搅拌速度为230 r/min，配料时添加适量豆油，防止产生泡沫。发酵培养基与种子培养基相同。

（4）除杂质、分离结晶　将发酵液加热至100℃，保持5 min，使蛋白质凝固，加入1%活性炭，80～85℃加热30 min，离心，澄清滤液于55～60℃真空浓缩至31°Bé，于室温结晶24 h，甩干，得甘露醇晶体。将晶体溶于0.7倍体积水中，加2%活性炭，70℃加热30 min，过滤。清液通过717强碱型阴离子交换树脂与732强酸型阳离子交换树脂，检查流出液，应无氯离子存在。

（5）浓缩、结晶、烘干　精制液于55～60℃真空浓缩至25°Be，浓缩液于室温结晶24 h，甩干晶体，于105～110℃下烘干，粉碎包装。

（6）制剂　取适量注射用水，按20%标示量称取结晶甘露醇，加热至90℃搅拌溶解后，加入1%活性炭，加热50 min，过滤，再补足注射用水至标示量。检测pH（4.5～6.5）和含量，合格后，经G3垂熔漏斗澄清过滤，分装于50 mL、100 mL、250 mL安瓿或输液瓶中，以0.1 MPa蒸汽灭菌40 min，即得甘露醇注射液。20%甘露醇注射液是饱和溶液，为防止温度过低时结晶，配制时需保温45℃左右趁热过滤。5.07%甘露醇溶液为等渗溶液，长时间高温加热，会引起色泽变黄，在pH为8时尤为明显，配制时应注意操作。含热原的注射液可通过阳离子交换树脂Amberlite IRho（氢型）与阴离子交换树脂Amberlite IRA-400（羟型）处理，制得pH合适又不含热原的注射液。

五、结果处理

（1）pH　注射液的pH应为4.5～6.5，用电位法测定。

（2）含量测定《中国药典》规定应用碘量法测定甘露醇含量。取本品样液，加入高碘酸钠硫酸液，加热反应15 min，冷却后加入碘化钾试液，用硫代硫酸钠标准溶液滴定，以淀粉为指示剂，经空白试验校正后，计算样品含量。

（3）计算　计算通过海带或海藻制备甘露醇的提取率。

六、知识和技能探究

甘露醇生产与鉴定实训项目

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