大鯢糖肽溶液共晶點及冷凍濃縮過程研究

摘要: 在制備大鯢糖肽干粉過程中，其溶液濃度較低，導致其冷凍干燥速度較慢。為了提高大鯢糖肽冷凍干燥速度，需要研究它的共晶點、凍融過程以及冷凍濃縮過程。采用電阻法測定了共晶點。結果表明: 大鯢糖肽溶液共晶點為-3.6℃，緩慢融化時溶液中大鯢糖肽濃度逐漸降低，攪拌速度對大鯢糖肽溶液冷凍濃縮效果影響較小。

關鍵詞: 大鯢; 糖肽; 共晶點; 冷凍濃縮; 冷凍干燥

 

真空冷凍干燥技術是將含水物質在低溫凍結，在真空條件 下水分升華，從而使物質干燥的一種技術。與其它干燥方法相比，它適于干燥對熱敏感、易吸濕、易氧化以及易變性的生物制品，如蛋白質、酶、核酸、激素等。目前，廣泛用于食品、藥品等需要保持其生物活性的物質的干燥。大鯢糖肽是從大鯢黏蛋白中制備的具有抗氧化、抗疲勞活性的糖肽。為了保持大鯢糖 肽的生物活性，就需要在制備過程中保持其糖鏈的完整性。 因此，冷凍干燥技術是適用于大鯢糖肽干粉生產過程的一個重要技術。

大鯢糖肽溶液濃度較低，所需真空冷凍干燥時間較長， 因此有必要對大鯢糖肽溶液共晶點以及凍融過程對大鯢糖肽溶 液濃度影響進行研究，以減少真空冷凍干燥的時間，降低生產成 本。真空冷凍干燥技術在大鯢糖肽粉生產過程中的應用尚無文 獻報道，因此，筆者對大鯢糖肽溶液共晶點、凍融過程及冷凍濃縮過程作了研究，為其大規模生產提供借鑒。 

1 材料與方法

1.1 材料
大鯢糖肽由大連海洋大學·張家界( 中國) 金馳大鯢生物科 技有限公司生物技術聯合實驗室制備。 

1.2 方法

1.2.1 共晶點溫度測定
根據季阿敏等的方法，利用圖 1 裝置測定共晶點溫度。在塑料盒中裝入半盒大鯢糖肽溶液，隨著溫度下降，糖肽溶液不斷結冰，可移動的帶電離子不斷減少，電阻增大。當全部凍結 時，電阻突然增大，即為共晶點。在大鯢糖肽溶液溫度下降過程中，記錄溫度與電阻，以溫度為橫坐標，電阻值為縱坐標，繪制溫度 － 電阻坐標圖。

1.2.2 凍結大鯢糖肽融化分析
將大鯢糖肽溶液凍結后，在室溫下緩慢解凍，收集融化的溶液， 每收集20 mL 溶液后于真空冷凍干燥器中凍干，稱量溶質質量。 

1.2.3 大鯢糖肽冷凍濃縮過程分析
將大鯢糖肽溶液裝入圖 2 裝置的塑料盒中，在冷凍過程中， 調節攪拌速度，收集冰晶。將冰晶融化后測體積，然后凍干，稱
量質量，計算冰晶中夾帶溶質的量。

2 結果與討論 

2.1 大鯢糖肽共晶點溫度測定 圖 3 是大鯢糖肽溶液溫度下降與電阻變化的曲線。大鯢糖 肽溶液凍結過程中，經歷三個階段，即晶核形成、大冰晶成長及共晶區形成。在共晶區形成時，大鯢糖肽溶液逐漸全部凍結，電 阻值突然升高。由于大鯢糖肽溶液電阻值發生突變時，是在一 個溫度內發生，參考程遠霞等的方法，選取電阻變化大于5 MΩ/℃為共晶區上限溫度，電阻變化小于 1 MΩ/℃ 為共晶區 下限溫度。從圖中可知，大鯢糖肽溶液的共晶點為 － 3.6 ℃。測定共晶點使用的大鯢糖肽溶液濃度為 9.4 mg /mL。由于濃度與共晶點溫度成反比。大鯢糖肽溶液較低的濃度，導致了其具 有的共晶點較高。在冷凍干燥工藝中，預凍結溫度比共晶點溫 渡低 5 ～ 10 ℃ 能量消耗最小，因此，針對大鯢糖肽溶液在-8.6 ～ -13.6 ℃進行預凍結，所需能量較少。 

圖 3 大鯢糖肽溶液溫度下降與電阻變化曲線 

2.2 凍結大鯢糖肽融化分析
將大鯢糖肽溶液凍結后，在室溫下融化。收集融化的溶液， 發現隨著固相逐漸融化成液相，液體中溶質的含量呈現由高到 低的趨勢，結果如圖 4 所示。由此說明，大鯢糖肽溶液在緩慢凍 結過程中，首先是水分子結成冰晶，而在冰晶成長過程中夾帶溶 質的量則是逐漸增加。因而，可以通過冷凍濃縮，使溶液中溶質 含量增加，提高真空冷凍干燥速率。 

圖 4 大鯢糖肽融化過程濃度變化 

2.3 大鯢糖肽溶液冷凍濃縮
溫度為-4 ℃時，攪拌處理大鯢糖肽溶液，則溶液中不斷有 冰晶析出。
由圖 5 可知，未凍結前，大鯢糖肽溶液濃度較低，而 經過攪拌有冰晶析出時，大鯢糖肽溶液濃度有上升的趨勢，但攪 拌速度對濃縮效果影響不大。析出的冰晶融化后的其濃度低于 原始溶液濃度。因此，冷凍濃縮方法可以提高大鯢糖肽的濃度。 

圖 5 不同攪拌速度下冷凍過程中大鯢糖肽溶液與冰晶中溶質的量 

3 結 論 
通過對大鯢糖肽溶液共晶點、凍融過程以及冷凍濃縮過程的研究，得到了一些可以提高冷凍干燥大鯢糖肽溶液效率的措施。即冷凍干燥操作前，大鯢糖肽溶液在-8.6 ～ -13.6 ℃ 進行 預凍結，同時還可以通過凍結融化、冷凍濃縮等辦法來提高大鯢 糖肽溶液的濃度。