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摘要：采用离子交换法提取D-葡萄糖发酵液申的D-核糖，其中Ca2+ 型阳离子交换树脂具有良好的选择性，最佳吸附条件为25℃，以0.5BV/h的流速进行吸附，最佳解吸条件为80℃下以0.5BV／h的流速进行解吸．解吸液浓缩后加入四倍量乙醇，可得到结晶D-核糖。
关键词：D-核糖：离子交换法；发酵液
1前言
D-核糖是生命细胞中遗传信息的载体-RNA、DNA 的组成成分，对生命活动意义重大，在医药、食品、饲料等工业部门都有着广泛的应用。核糖的制备是通过葡萄糖在莽草酸营养缺陷型突变株菌种存在下发酵而得。但是，发酵液中不可避免地含有多种阴阳离子、色素、除核糖外的其它五碳糖和六碳糖及其磷酸酯，以及蛋白等大分子杂质。为得到纯的结晶D-核糖，对发酵液进行分离提纯是十分必要的。
本文将发酵液分别采用阴、阳离子交换柱除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、C1-等离子，聚丙烯平板膜、聚砜中空纤维膜除蛋白等大分子与机械杂质，吸附树脂脱色处理，得到预处理后的D．核糖液。将其流过强酸型阳离子交换树脂，D-核糖优先吸附在树脂上，再用水将其解吸，进而得到结晶D-核糖。
2 实验部分
2．1 仪器及试剂
发酵液中的离子采用岛津LC-6A 高效液相色谱仪；蛋白采用756MC型紫外-可见光度计(280nm、牛血清白蛋白校正)；脱色率采用铂一钴目视比色法；D-核糖及其它糖类化合物采用Waters高效液相色谱仪(2410 RI检测器；Sugar park I色谱柱)进行测定。强酸型阳离子交换树脂由南开大学化工厂提供，树脂改性工作自行完成。D-葡萄糖发酵液由天津太河制药有限公司提供。
2．2 发酵液预处理
2．2．1 除阴阳离子
采用201×7阴离子交换树脂和00l×7阳离子交换树脂柱，除去葡萄糖发酵液中含有的Ca2+、Mg2+、Na+、Fe3+、Cl-等离子。
2．2．2 除蛋白
先采用聚丙烯平板膜对发酵液预滤后，再采用聚砜中空纤维(截留分子量9000)进行超滤，除去蛋白等大分子。
2．2.3 脱色
采用NK-II树脂对葡萄糖发酵液进行脱色处理。
2．3 吸附分离
2-3．1 吸附
将预处理后的发酵液在25℃下，以O.5BV／h流速流过高径比33的带夹套玻璃制吸附柱，树脂装填量15ml(湿体积)。流过2BV后，吸附达到饱和。
2-3．2 解吸
将树脂床上层剩余发酵液移走，用80℃热水以O.5BV／h流速进行解吸，流过3.3BV后，D-核糖解吸完全。
整个吸附-解吸过程的流出液均由BSZ-100型自动部分收集器收集，并用HPLC监控。
2.3．3 D-核糖相对百分含量的计算
2．3．4 D-核糖结晶
为得到结晶D-核糖，吸附剂装填量扩大至300m l，改用高径比36吸附柱进行D-核糖吸附-解吸试验。解吸液浓缩后，加入4倍量乙醇，得结晶D-核糖。
3结果与讨论
3．1 预处理葡萄糖发酵液
3．1．1 除阴、阳离子
采用201X7阴离子交换树脂和001X7阳离子交换树脂柱对一批葡萄糖发酵液除阴、阳离子。原发酵液中含有多种阴离子和阳离子，而且含量较高，通过离子交换树脂处理后，对阳离子的去除效果十分理想，可降低至mg／L的数量级，对于阴离子的去除效果也能够除至数百mg／L的数量级。
3．1．2 膜分离除蛋白
对发酵液以5ml／min的流速先流过聚丙烯平板膜对发酵液预滤后，再流过聚砜中空纤维膜（截留分子量9000)，便达到脱除蛋白的目的。发酵液流出液分别在280nm(芳香型蛋白 、20lnm检测(线型蛋白)，按下式计算蛋白脱除率。
从结果可以看出，采用膜分离的方法，芳香蛋白的脱除率相当高，D-葡萄糖发酵液中近90％的蛋白能够除去，但对线型蛋白的脱除效果不理想，蛋白脱除率只有15.5％，因为线型蛋白的纵向体积比较小，不能被完全截留除去。
3．1．3 脱色
以NK-AII树脂进行脱色。在25℃的温度下，以1.OBV／h的流速进行吸附，D-葡萄糖发酵液的脱色率为91％，脱色剂的吸附容量为5.7BV。脱色后发酵液原色值由16000号降至数百号，由酱红色变为淡黄色，详细的脱色效果参见文献 。
3．2 树脂的筛选
由于微生物不具备酶那样高的选择性，葡萄糖发酵时，其代谢产物不会是单一的，而且发酵条件或微生物的状态等一旦有所变化，代谢产物也不尽相同，导致发酵液组成复杂，正如对经过脱除阴阳离子、蛋白与脱色等预处理后的D-核糖液进行HPLC分析表明，得到的D-核糖液仍然不纯，除目标产物D-核糖外，尚含有葡萄糖磷酸酯、D-葡萄糖、D-阿拉伯糖、D-木糖等一些其它糖类杂质，不能直接浓缩结晶得到纯的D-核糖。
糖类化合物的分离是困难的，因其性质十分相似，难以用一般的方法分离。采用通常的吸附方法分离时，由于糖类化合物具有多个羟基，往往被硅胶、氧化铝、树脂等吸附剂牢牢吸附，糖类化合物不能从上洗脱下来。因此，筛选对D-核糖具有高选择性的吸附剂十分必要。
本文分别采用6种金属离子Na+、H+、Mg2+、K+、Ca2+、Ba2+)和磺酸型树脂反应，制成不同的阳离子改性树脂，使其对D-核糖等糖类化合物具有优良的吸附及解吸性能，用于从D-葡萄糖发酵液中分离提取D-核糖，并获得了良好的结果。对糖类化合物的吸附分离过程为：将一系列的HPLC谱图上的D-核糖／发酵液中各糖类化合物的相对含量对床体积作图，得到吸附曲线与解吸曲线。
从吸附曲线可以看出，D-核糖发酵液流经装有不同吸附剂的吸附柱后，D-核糖的相对百分含量逐渐地增加，最终到达穿透点1.1BV，此时D-核糖吸附达到饱和。从图还可知，Ba2+，Ca2+和K+的吸附性能要比其它几种阳离子交换树脂好，对D-核糖的吸附作用具有更高的选择性。
从图解吸曲线可以看出，随着解吸过程的进行，D-核糖的含量逐渐增加，并达到最大值，然后D-核糖的含量逐渐降低，最终为0，此时D-核糖解吸完全。从图还可知，Ba2+和Ca2+型比其它几种树脂具有更好的解吸选择性，但Ca2+型比Ba2+型到达最高值的时旬更短，因此选择Ca2+型阳离子树脂作为分离提纯D-核糖的最佳吸附剂进行下面的研究。
3．3 最佳条件的选择
在25℃温度下，分别以0.5BV／h，1.0BV／h和2.0BV／h的流速进行吸附分离实验，以确定最佳的吸附流速。在0.5BV／h的流速下，分别在60℃、70℃和80℃的温度下，进行解吸再生实验，以确定最佳解吸温度。由吸附曲线可知，当流速提高时，D-核糖不能被很好地被吸附，而且吸附剂的吸附能力下降：当流速降低时，吸附剂的吸附能力增高而且稳定。为了得到更多的D-核糖吸附液，达到良好的吸附效果，吸附流速确定为0.5BV／h。
由图解吸曲线可以清楚地看出，在流速为0.5BV／h，当温度升高时，D-核糖解吸比较完全。为了得到高纯度的D一核糖解吸溶液，解吸温度选定为80℃。在80℃的解吸温度下，解吸液的D-核糖相对含量可以达到97％以上。
3．4 结晶D-核糖
收集足量的D-核糖解吸液后，浓缩，加入4倍量乙醇，即可得到的结晶D-核糖a
4结 论
本文采用离子交换法提取D-葡萄糖发酵液中的D-核糖，先经预处理除去D-葡萄糖发酵液中的阴、阳离子，色素及蛋白等大分子杂质。预处理后，阳离子降低至数mg／L的数量级，阴离子降低至数百mg／L的数量级：芳香蛋白的脱除率为89.2％，线型蛋白的脱除率为15.5％：脱色率达到91％。
采用6种阳离子交换树脂对预处理后的D．葡萄糖发酵液进行吸附-解吸以分离出纯D-核糖液，实验结果表明：Ca2+ 型阳离子树脂有较好的选择性，在最佳条件下(25℃，以O.5BV／h的流速进行吸附，80℃下，以O.5BV／h的流速进行解吸)得到含D-核糖97％的溶液，浓缩结晶后得到D-核糖。
参考文献
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来源：东方医药网