乙酰氨基葡萄糖的纯化及质量标准文献综述

一、研究或设计的目的和意义：

N-乙酰-D-氨基葡萄糖是构成昆虫和甲壳类动物的外骨骼中的甲壳素成分的最小组成单位，也是生物细胞内许多重要多糖的基本组成单位。它是由葡萄糖分子内2位上的羟基被乙酰氨基取代后生成的一种氨基单糖。在化学上、可以通过乙酰化氨基葡萄糖分子内2位上的氨基而容易合成，该物质在生物体内具有许多重要的生理功能。天然型N-乙酰-D-氨基葡萄糖可以通过生物技术水解甲壳类动物(如蟹和虾)的外壳后再经精制工程而取得。本文通过培养一株基因工程菌大肠杆菌发酵生产乙酰氨基葡萄糖和尝试对乙酰氨基葡萄糖进行纯化具有重要意义。

二、研究或设计的国内外现状和发展趋势：

目前国内关于乙酰氨基葡萄糖的生产方法基本上都是采用化学合成方法。该方法是先将甲壳类动物的外壳在浓酸浓碱交替处理的条件下去除其所含的碳酸钙和蛋白质，使其生成甲壳素，然后再把甲壳素用浓盐酸分解，得到氨基葡萄糖盐酸盐，之后在甲醇等催化剂的作用下与乙酰基作用生成乙酰氨基葡萄糖，因此属于化学合成法，不能作为食品添加剂使用。天然型乙酰氨基葡萄糖的工业化生产和应用，在国内较为少见，但在日本，天然型乙酰氨基葡萄糖的研究和应用早已非常热门。天然型乙酰氨基葡萄糖的生产方法是先通过生物技术处理，使甲壳素充分液化，再经中和过滤后添加各种特殊的水解酶来水解液化的甲壳素，然后经过滤、脱盐、精制，获得天然型乙酰氨基葡萄糖，此种制备方法据说可以生产纯度为90％以上的天然型乙酰氨基葡萄糖产品。在日本，天然型乙酰氨基葡萄糖已被广泛应用于各种酸奶、果汁、口香糖、茶叶等日常食品中，预计相关产业的市场规模约为2000亿日元(约合人民币160亿元左右)。

N-乙酰-D-氨基葡萄糖是一种具有较高甜度的特殊单糖，具有消炎、抗肿瘤及抗氧化作用。它是治疗骨关节炎、风湿性关节炎的有效药物。另外，在食品、化工及化妆品行业中均有重要的应用。可作为食品抗氧化剂、婴幼儿食品添加剂及糖尿病患者的甜味剂。目前天然型N-乙酰-D-氨基葡萄糖在欧美及日本等市场非常热门，主要应用于预防治疗骨关节炎、以及作为膳食补充剂及新资源食品。在日本，政府己批准用其作为预防和治疗骨关节炎的理想药物；在美国，作为第四大膳食补充剂，有超过500万的食用人数；在欧洲，作为治疗骨关节炎一线OTC药物和预防骨关节炎的功能保健食品；在其他多数国家，均被作为非处方营养补品。同时，N-乙酰-D-氨基葡萄糖作为一种功能性因子也被广泛应用于乳饮料、美容饮料、保健品和膳食补充剂等各类食品，其中天然型N-乙酰-D-氨基葡萄糖的添加量在2 mg/mL(g)-20mg/mL(g)之间，产品销售价格在几百至几千日元不等。特别是广泛应用于美容饮料和骨关节健康食品，得到了广大消费者的青睐，日本著名的化妆品公司资生堂也应用天然型N-乙酰-D-氨基葡萄糖开发了多种美容膳食补充片剂产品。

天然型N-乙酰-D-氨基葡萄糖的生产原材料为来自海洋的虾、蟹壳等多种海洋生物的下脚料，原材料安全、廉价。因此，天然型N-乙酰-D-氨基葡萄糖的生产和应用将有非常广阔的市场前景。

三、主要研究或设计内容

本研究采用离子交换法从发酵液中提取乙酰氨基葡萄糖，发酵液来自本重组大肠杆菌发酵48h的发酵液。选择苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂0018纯化乙酰氨基葡萄糖的主要依据是乙酰氨基葡萄糖是乙酰葡萄糖的一个羟基被氨基取代的化合物，苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂携带可移动的活性基团，当该树脂浸泡在含有乙酰氨基葡萄糖的发酵液中时，乙酰氨基葡萄糖扩散到离子交换树脂的表面，然后进入树脂内部，与树脂的活性基团相交换，被交换出来的活性基团逐渐扩散到发酵液中，完成树脂对乙酰氨基葡萄糖的吸附过程。乙酰氨基葡萄糖被树脂吸附后，高浓度的盐溶液通过竞争作用把树脂上吸附的乙酰氨基葡萄糖置换下来，洗脱液再经过结晶、浓缩可以得到乙酰氨基葡萄糖纯品。离子交换法从发酵液中提取纯化乙酰氨基葡萄糖要比传统化学方法大大降低生产成本且产品纯度较高。

四、工作的主要阶段、进度与时间安排：

1、整个课题研究从2018.3～2018.6；

2、主要分为以下四个阶段：

第一阶段(2018.2~2018.3)：查阅资料文献，设计实验方案；

第二阶段(2018.3～2018.4)：对发酵液中的乙酰氨基葡萄糖进行提纯；

第三阶段(2018.4～2018.5)：对提纯所得的乙酰氨基葡萄糖产物进行质量测定；

第四阶段(2018.5～2018.6)：分析实验数据，撰写毕业论文。

五、阅读的主要参考文献及资料名称：

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