大鲵糖肽溶液共晶点及冷冻浓缩过程研究

摘要: 在制备大鲵糖肽干粉过程中，其溶液浓度较低，导致其冷冻干燥速度较慢。为了提高大鲵糖肽冷冻干燥速度，需要研究它的共晶点、冻融过程以及冷冻浓缩过程。采用电阻法测定了共晶点。结果表明: 大鲵糖肽溶液共晶点为-3.6℃，缓慢融化时溶液中大鲵糖肽浓度逐渐降低，搅拌速度对大鲵糖肽溶液冷冻浓缩效果影响较小。

关键词: 大鲵; 糖肽; 共晶点; 冷冻浓缩; 冷冻干燥

 

真空冷冻干燥技术是将含水物质在低温冻结，在真空条件 下水分升华，从而使物质干燥的一种技术。与其它干燥方法相比，它适于干燥对热敏感、易吸湿、易氧化以及易变性的生物制品，如蛋白质、酶、核酸、激素等。目前，广泛用于食品、药品等需要保持其生物活性的物质的干燥。大鲵糖肽是从大鲵黏蛋白中制备的具有抗氧化、抗疲劳活性的糖肽。为了保持大鲵糖 肽的生物活性，就需要在制备过程中保持其糖链的完整性。 因此，冷冻干燥技术是适用于大鲵糖肽干粉生产过程的一个重要技术。

大鲵糖肽溶液浓度较低，所需真空冷冻干燥时间较长， 因此有必要对大鲵糖肽溶液共晶点以及冻融过程对大鲵糖肽溶 液浓度影响进行研究，以减少真空冷冻干燥的时间，降低生产成 本。真空冷冻干燥技术在大鲵糖肽粉生产过程中的应用尚无文 献报道，因此，笔者对大鲵糖肽溶液共晶点、冻融过程及冷冻浓缩过程作了研究，为其大规模生产提供借鉴。 

1 材料与方法

1.1 材料
大鲵糖肽由大连海洋大学·张家界( 中国) 金驰大鲵生物科 技有限公司生物技术联合实验室制备。 

1.2 方法

1.2.1 共晶点温度测定
根据季阿敏等的方法，利用图 1 装置测定共晶点温度。在塑料盒中装入半盒大鲵糖肽溶液，随着温度下降，糖肽溶液不断结冰，可移动的带电离子不断减少，电阻增大。当全部冻结 时，电阻突然增大，即为共晶点。在大鲵糖肽溶液温度下降过程中，记录温度与电阻，以温度为横坐标，电阻值为纵坐标，绘制温度 － 电阻坐标图。

1.2.2 冻结大鲵糖肽融化分析
将大鲵糖肽溶液冻结后，在室温下缓慢解冻，收集融化的溶液， 每收集20 mL 溶液后于真空冷冻干燥器中冻干，称量溶质质量。 

1.2.3 大鲵糖肽冷冻浓缩过程分析
将大鲵糖肽溶液装入图 2 装置的塑料盒中，在冷冻过程中， 调节搅拌速度，收集冰晶。将冰晶融化后测体积，然后冻干，称
量质量，计算冰晶中夹带溶质的量。

2 结果与讨论 

2.1 大鲵糖肽共晶点温度测定 图 3 是大鲵糖肽溶液温度下降与电阻变化的曲线。大鲵糖 肽溶液冻结过程中，经历三个阶段，即晶核形成、大冰晶成长及共晶区形成。在共晶区形成时，大鲵糖肽溶液逐渐全部冻结，电 阻值突然升高。由于大鲵糖肽溶液电阻值发生突变时，是在一 个温度内发生，参考程远霞等的方法，选取电阻变化大于5 MΩ/℃为共晶区上限温度，电阻变化小于 1 MΩ/℃ 为共晶区 下限温度。从图中可知，大鲵糖肽溶液的共晶点为 － 3.6 ℃。测定共晶点使用的大鲵糖肽溶液浓度为 9.4 mg /mL。由于浓度与共晶点温度成反比。大鲵糖肽溶液较低的浓度，导致了其具 有的共晶点较高。在冷冻干燥工艺中，预冻结温度比共晶点温 渡低 5 ～ 10 ℃ 能量消耗最小，因此，针对大鲵糖肽溶液在-8.6 ～ -13.6 ℃进行预冻结，所需能量较少。 

图 3 大鲵糖肽溶液温度下降与电阻变化曲线 

2.2 冻结大鲵糖肽融化分析
将大鲵糖肽溶液冻结后，在室温下融化。收集融化的溶液， 发现随着固相逐渐融化成液相，液体中溶质的含量呈现由高到 低的趋势，结果如图 4 所示。由此说明，大鲵糖肽溶液在缓慢冻 结过程中，首先是水分子结成冰晶，而在冰晶成长过程中夹带溶 质的量则是逐渐增加。因而，可以通过冷冻浓缩，使溶液中溶质 含量增加，提高真空冷冻干燥速率。 

图 4 大鲵糖肽融化过程浓度变化 

2.3 大鲵糖肽溶液冷冻浓缩
温度为-4 ℃时，搅拌处理大鲵糖肽溶液，则溶液中不断有 冰晶析出。
由图 5 可知，未冻结前，大鲵糖肽溶液浓度较低，而 经过搅拌有冰晶析出时，大鲵糖肽溶液浓度有上升的趋势，但搅 拌速度对浓缩效果影响不大。析出的冰晶融化后的其浓度低于 原始溶液浓度。因此，冷冻浓缩方法可以提高大鲵糖肽的浓度。 

图 5 不同搅拌速度下冷冻过程中大鲵糖肽溶液与冰晶中溶质的量 

3 结 论 
通过对大鲵糖肽溶液共晶点、冻融过程以及冷冻浓缩过程的研究，得到了一些可以提高冷冻干燥大鲵糖肽溶液效率的措施。即冷冻干燥操作前，大鲵糖肽溶液在-8.6 ～ -13.6 ℃ 进行 预冻结，同时还可以通过冻结融化、冷冻浓缩等办法来提高大鲵 糖肽溶液的浓度。