透明质酸的制备

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1、 透明质酸的生产工艺透明质酸（HA）的生产工艺主要分为二大类,以动物组织 为原料的提取法和细菌发酵法。透明质酸在动物组织中的分布 较为广泛，几乎所有的动物组织中均含有透明质酸，只是含量 不同。已从下列组织中分离出了透明质酸：结缔组织、脐带、 皮肤、人血清、鸡冠、关节滑液、脑、软骨、眼玻璃体、人尿、 鸡胚、兔卵细胞、动脉和静脉等，但考虑到原料透明质酸含量 的高低、数量的多少和易于取得的程度等成本因素，能够用于 生产的原料主要为鸡冠、人脐带和动物眼球。细菌发酵法是利 用某些种属的链球菌，在生长繁殖过程中，向胞外分泌以透明 质酸为主要成分的荚膜。细菌发酵法与动物组织提法相比，具 有生产规模不受动物原

2、料限制，发酵液中透明质酸以游离状态 存在,易于分离纯化，成本低，易于形成规模化工业生产，无 动物来源的致病病毒污染的危险等优点。透明质酸无种属差异， 不同动物组织提取的及不同菌种发酵生产的透明质酸，在化学 本质和分子结构上是一致的，只是相对分子质量（r）有差 别。 1、以雄鸡冠(roostercomb)为原料的生产工艺 （一） 、工艺路线：（二） 、工艺流程 1提取冻鸡冠解冻后，用绞肉机绞碎，加适量水用胶体磨磨 成糊状，按每 1kg 鸡冠加水 8L，加氯化钠 80g，搅拌加热至 90，保温 10min，冷却至 50，用 1mol/L 氢氧化钠液调 pH8.59.0,加入适量胰酶,4550保温酶

3、解 57h，酶解过程中 维持 pH8.59.0。 2过滤将酶解提取液用滤布加硅藻土加压过滤，得澄清滤液。3.乙醇沉淀和粗品干燥取滤液,调 pH6.06.5,将滤液加到 3 倍体 积的 95%乙醇中,反复倾倒 3 次,待纤维状沉淀充分上浮后,取出 沉淀,用适量乙醇脱水 35 次,放入有五氧化二磷的真空干燥器 内干燥,得透明质酸中间品。 4氯仿处理将透明质酸中间品溶于 0.1mol/L 氯化钠溶液中,溶 解浓度为 0.3%,溶解过程中加少量氯仿防腐。溶解后，调 pH4.55.0,加入等体积的氯仿搅拌处理 2 次,静置分出水相。 5酶解将水相用稀氢氧化钠溶液调 pH7.5,加入适量链霉蛋白 酶,37

4、酶解 24h。 6络合沉淀酶解结束后，向酶解液中加入同体积的 1%氯化 十六烷基吡啶（CPC）溶液，静置，收集 HA-CPC 络合沉淀。7解离将 HA-CPC 络合沉淀加入 0.4mol/L 氯化钠溶液中,搅 拌解离 510h。 8过滤解离液先用硅藻土过滤至清,再用 0.2m 微孔滤膜精 滤。 9纯沉淀、真空干燥将滤液加至 3 倍体积的 95%乙醇中，反 复倾倒 3 次，取出纤维状 HA 沉淀，脱水，五氧化二磷真空干 燥，得 HA 精品。 （三）工艺说明与讨论 1对原料的预处理，鸡冠应洗净后冷冻储藏。也可用丙酮脱 水处理或储存，这样可除去大部分脂肪等杂质，以利于后面的 分离纯化，但成本加大。

5、2鸡冠绞碎后用胶体磨处理时，注意不要磨得太细，以减少 机械剪切力对透明质酸的降解。磨成糊状后，可先用水提取， 过滤除去鸡冠残渣得提取液，然后进行酶解除蛋白质；也可将 水提取和蛋白酶水解同时进行。后者的提取效率高，几乎达到 完全提取，但提取液中的杂质含量也较高。提取时，可在水中 加入 1%的氯化钠。加热至 90可对原料有一定灭菌作用，并使蛋白质热变性，易被蛋白酶水解。所用的蛋白水解酶为胰酶、 木瓜蛋白酶、链霉蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶等，不可 用胃蛋白酶，因胃蛋白酶的最适 pH 值太低，易导致透明质酸 的酸水解。公鸡冠中的透明质酸以与蛋白质结合状态存在，酶 解的另一重要作用是切断透明质酸与蛋

6、白质分子的结合。提取 和酶解时，应注意防腐。 3透明质酸的提取液粘度较大，过滤速度较慢，可采用先粗 滤后精滤，并加纸浆、硅藻土或活性炭助滤。 4醇沉淀是分离提纯透明质酸、肝素、硫酸软骨素等粘多糖 最常用的方法之一，在制备过程中，可多次重复使用，类似于 重结晶的作用，每次醇沉淀操作，都使透明质酸的纯度有所提 高。不同最终浓度的乙醇沉淀操作还可对不同r 的透明质酸 进行分级分离，在较低乙醇浓度下，低r 的透明质酸不易被 沉淀出来，r 越高，越容易被沉淀。在从水溶液中用甲醇或 乙醇沉淀透明质酸或其它粘多糖时，必须有盐的存在，一般为 1%左右的氯化钠。沉淀形态有纤维状和无定型粉末状两种形 态,纤维状透

7、明质酸容易制备,形态疏松,易于脱水和真空干燥,缺 点是使用时，溶解速度慢，若在常温下溶解成 1%的水溶液， 需要 37d。制备无定型粉末状沉淀，需控制料液的盐浓度、 料液和乙醇的混合速度及搅拌速度等诸多因素，工艺较复杂， 但粉末状透明质酸溶解速度快，使用方便。 5第一次乙醇沉淀、脱水、真空干燥所得透明质酸产品，可 作为化妆品用保湿剂。6上述产品透明质酸进行进一步精制时，可以使用干燥的 产品，也可使用乙醇沉淀后未干燥的产品，这样可以缩短生产 周期。 7氯仿可使蛋白变性沉淀，利用此作用可除去一部分蛋白质 杂质。氯仿处理的另一个重要的作用，是除去致炎物质。如细 菌内毒素是一种脂多糖（lipopoly

8、saccharide） ，其分子兼具脂 溶性和水溶性，在进行氯仿处理时，聚集在氯仿和水的界面， 利用这一性质可除去细菌内毒素。另外，加快搅拌速度，可提高氯仿在水中的分散度，极大地扩大氯仿和水的界面面积，提 高去除细菌内毒素等致炎物质的效率。可反复多次进行氯仿处 理。8在精制过程中，再一次使用蛋白水解酶进行酶解除蛋白 质时。应选用活性较高的酶，因为酶本身是一种蛋白质，在保 证酶的总活性单位的前提下，酶的总重量越少越好，这样可减 少产品中的蛋白质杂质。 9CPC 络合沉淀与解离步骤是分离提纯酸性粘多糖（透明质 酸、肝素、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等）常用的方法之一，特 点是纯化效率高、回收率高，可以从

9、很低浓度的溶液中将透明 质酸或其它酸性粘多糖沉淀出来。原理是，CPC 为季铵盐， 在水溶液中带正电荷；透明质酸或其它酸性粘多糖，在水溶液 中带负电荷；在低盐浓度下，透明质酸与 CPC 络合沉淀，在 高盐浓度下，HA-CPC 络合物解离溶解。利用这一性质，可除 去不能与 CPC 络合并沉淀的杂质。透明质酸与其它酸性粘多 糖聚阴离子的电荷密度不同，与 CPC 络合生成沉淀时盐浓度 可以不同，络合沉淀物解离所需的最低盐浓度也不同。使用 CPC 络合沉淀法，可实现透明质酸与肝素、硫酸软骨素等酸 性粘多糖的分离。此原理与离子交换法有类似之处。 除 CPC 外，也可使用溴化十六烷基吡啶（CPB） ，十六烷

10、基三甲 基溴化铵（CTAB）等其它长链季铵盐。 10透明质酸在干燥之前要充分脱水，否则有机溶剂挥发后， 残存的水分过多，会导致被干燥的产品粘结，不易于干燥，干 燥时间延长，干燥后产品变硬、变黄。脱水所用的溶剂为 95%乙 醇、无水乙醇、丙酮和甲醇，丙酮的沸点低，挥发性高，用丙 酮脱水易于干燥，但干燥后的产品带有特殊气味。干燥的产品 量较少时，可采用静止状态下，加五氧化二磷进行常温真空干 燥；产品量较多时，可采用动态的真空干燥，温度控制在 5065，不用五氧化二磷。2、以人脐带（humanumbilicalcord）为原料的生产工艺（一） 、工艺路线：（二） 、工艺过程 1提取丙酮脱水脐带在提取

11、前应通风挥发干丙酮，剪碎，加 入蒸馏水中浸泡 24h，用高速组织捣碎机打成细小碎块。用蒸 馏水反复提取 4 次，第一次加水量为脱水脐带 10 倍，之后三 次适量递减。合并提取液过滤得滤液。 2氯仿处理滤液中加入 10%量的氯化钠，搅拌使溶解。用稀 盐酸调 pH5.0,加入等体积的氯仿搅拌处理，静置，待分层后分 出水相。同样再加氯仿处理一次，分出水相。 3酶解用稀氢氧化钠调 pH7.5,按水相体积加入 0.4%量的链 霉蛋白酶,置 37保温酶解 24h。4氯仿处理再用氯仿处理 23 次，分出水相。 5乙醇沉淀加入 3 倍体积的 95%乙醇沉淀出透明质酸。取出 沉淀，重新溶解于 0.1mol/L

12、的氯化钠溶液中,再次用 3 倍体积 95%乙醇沉淀。 6脱水干燥分别用 95%乙醇、丙酮脱水，五氧化二磷真空干 燥得透明质酸精品。 （三）工艺说明与讨论 1对原料预处理，新生儿脐带剪下后，应尽量挤出里面血管 中存留的血液，再放入丙酮中脱水保存。若在提取前发现脱水 脐带血管中残存较多血凝快，应将血管剥离，以减少提取和纯 化过程中的血色素污染。否则，产品带有颜色。 2本工艺尽量采用温和条件，避免可能使透明质酸大分子降 解的处理，如加热、强酸、强碱等。 3实验发现，在高盐浓度下，有机溶剂可使大部分蛋白质变 性，或被盐析沉淀出，或在乙醇沉淀后不再溶于水，这样可使 提取液得到明显的纯化。 4本工艺未使用

13、氯化十六烷基吡啶（CPC）络合沉淀法进行 纯化，所得产品纯度较低，可能混有其它多糖，蛋白质杂质含 量也较高(0.6%0.8%)，但由于所用的原料为人脐带，所得透 明质酸精品作为眼科手术用粘弹辅助剂时,引起抗原反应的可 能性较小。三、以动物眼玻璃体为原料的制备工艺 （一）工艺路线（二）工艺过程 1提取将冷冻的牛、猪或羊眼球解冻，剥出玻璃体，融化后 离心，分出上清，加入 1.5 倍体积的丙酮沉淀。8h 后离心，所 得沉淀加入到 1mol/L 氯化钠溶液中，搅拌提取 4h，离心。 2除蛋白质上清液在低温下加入冷的 5%三氯乙酸，搅匀， 立即离心分出上清液，用 5mol/L 氢氧化钠溶液调 pH 值至

14、中 性。 3粗品沉淀将中性上清液倒入 2 倍体积 95%乙醇中，分出 沉淀。 4溶解、吸附除杂质将沉淀溶于 0.1mol/L 氯化钠溶液中，加 入处理好的漂白土搅拌吸附 2h，离心收集上清液。 5络合沉淀向上清夜内加入等体积的 1%CPB 溶液，得 HA- CPB 沉淀。放置 12h 后离心，收集沉淀。 6解离沉淀洗涤后于 0.4mol/L 氯化钠溶液中解离 4h，抽滤。7沉淀、干燥：将滤液倒入 3 倍体积 95%乙醇中，分出沉淀。 沉淀经乙醇、丙酮脱水，放于有五氧化二磷的真空干燥器内干 燥，得玻璃酸钠精品。 （三）工艺说明与讨论 1以动物眼玻璃体为原料制得的透明质酸，其质量较以雄鸡 冠和人脐

15、带为原料者差，相对分子质量 Mr 较小，一般不适于 作注射剂使用。 2吸附除杂质步骤，尚可选用类似吸附剂。天然矿物质吸附 剂常因生产厂或同一厂批次不同在吸附性能上有差异，其预处 理方法也很重要，要根据实际情况实验研究来确定具体操作方 法。 3CPB 与 CPC 的性能基本相同，两者在透明质酸的 生产中可相互代用。四、细菌发酵法生产工艺 （一）工艺路线（二）工艺过程 1）摇瓶种子液的培养取斜面菌种，接种于装有灭菌培养液 400ml 的 1L 锥形瓶中，37培养 1216h，光镜观察菌体生长 良好，无杂菌污染，即可接种于种子罐中。培养液配方：蛋白 胨 10g、牛肉浸膏 5g、酵母膏 5g、葡萄糖

16、5g、磷酸氢二钾 2g、硫酸镁 0.3g，加水溶解至 1L，115灭菌 30min。 2）种子罐种子液的培养按摇瓶种子液的配方配制培养液 100L，加入种子罐中，通蒸汽加热，115灭菌 30min。冷却 至 37，用火焰接种法，将摇瓶种子液接种于种子罐中，通 气量 50L/min，搅拌 120rpm，37培养 1216h。光镜观察菌 体生长良好，无杂菌污染，即可待接种于发酵罐中。 3）发酵按摇瓶种子液配方，将葡萄糖含量提高到 5%，配制 发酵培养液 1000L，加入 1.4m3 发酵罐中,通入蒸汽加热,115 灭菌 30min。冷却至 37后，将种子罐中的种子液通过移种 管道移至发酵罐中，维持通气量 500600L/min，搅拌转速 120rpm，37发酵 4046h。在发酵过程中，发酵液的 p