專利名稱：制造化學改性或酶改性多糖的方法及由其制得的產品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及改善水溶性聚合物、特別是糖膠(carbohydrate gum)、甚至更特別是氧化糖膠易處理特性的方法。具體而言，本發(fā)明涉及改善氧化糖膠含水混合物的混合特性如降低粘度的方法。本發(fā)明的方法可以通過添加粘度降低劑來實現(xiàn)。本發(fā)明也涉及制造包含糖膠和粘度降低劑的凝聚層的方法。本發(fā)明還包括從含有聚乙二醇的含水反應混合物中回收氧化糖膠的方法。本發(fā)明的方法涉及包含氧化糖膠和聚乙二醇的混合物。
Frollini等(Carbohydrate Polymers 27(1995)129-135)和M.J.Donnelly的Viscosity control of guar polysaccharide solutions bytreatment with galactose oxidase and catalase enzymes.InC.Burke(Ed.)Carbohydrate Biotechnology Protocols，1999，Humana Press，Totowa(N.J.)，pp.79 B 88已經表明瓜爾膠氧化程度的增加導致了氧化瓜爾膠粘度的上升。從這些應用角度來看，高氧化程度是有利的，瓜爾膠氧化程度越高，實現(xiàn)相同作用所需的氧化瓜爾膠就越少。從制造的角度來看，制造干產品也是很有利的。因此，理想的氧化瓜爾膠產品是高度氧化且干燥的瓜爾膠。
但是，氧化瓜爾膠的這些有利性質在實踐中卻很難起作用的。例如，因為氧化瓜爾膠在水溶液中是高粘性的，所以制造氧化瓜爾膠的實際方法導致難處理的高粘性溶液。另外，一旦氧化瓜爾膠干燥到基本上變成固體時，它就很難重新溶解而不明顯影響產物分子量和醛含量。解決這個問題的一種方法是采用新制的氧化糖膠反應混合物，并且將其直接放入希望的應用中，從而避免干燥/重新溶解的問題。但是明顯地，這需要將氧化反應物化學試劑或酶放入應用混合物中。這在環(huán)境方面通常是不希望的，因為它將應用混合物如紙漿暴露于非必需的化學試劑或酶載荷中。另外，這種選擇整體上來說是不希望的，因為它需要與產物的稀溶液一起作用，處理起來是費用更大的。
或者，粘度問題可以通過用水大量稀釋反應混合物來克服。但是，這也不是理想的解決問題方案，因為降低粘度到任何有意義范圍所要求的體積使該方法不可操作。此外，如果混合物要被干燥，添加的水將使該方法在干燥階段費用升高。
本發(fā)明旨向解決現(xiàn)有技術領域中的問題。具體而言，本發(fā)明用于氧化期間向多糖中引入醛基。例如，眾所周知包括含醛基聚合物的組合物在水溶液中趨向于形成交聯(lián)，該含醛基聚合物包括含醛基多糖。反應期間，這種交聯(lián)導致反應混合物粘度的劇烈增加，這就使混合物在高轉化率時不易控制，F(xiàn)rollini等(Carbohydrate Polymers27(1995)129-135)和M.J.Donnelly，半乳糖氧化酶和過氧化氫酶處理控制瓜爾膠多糖溶液的粘度(Viscosity control of guar polysaccharidesolutions by treatment with galactose oxidase and catalase enzymes).InC.Burke(Ed.)Carbohydrate Biotechnology Protocols，1999，HumanaPress，Totowa(N.J.)，pp.79 B 88。本發(fā)明中，通過在氧化反應之前、期間或者之后加入粘度降低劑可以解決這個問題。上述交聯(lián)反應的另外缺點是交聯(lián)反應產物的溶解性很低。這可以從許多含醛基的聚合物、尤其是含醛基多糖中看出(Frollini等，以及其所引文獻Painter&Larsen，1970；Mazur，1991；Donnelly，1999；以及Bretting&Jacobs，1987，每個文獻的整體內容引入本文作參考)。本領域中解決該問題公知的措施是在產物貯藏期間保護醛基，例如以乙縮醛形式保護，然后必須直接在使用產物之前將其水解成醛。
但是，保護多糖醛基具有去保護需要相對苛刻的反應條件的缺點，這可能影響多糖的聚合物骨架，從而降低反應產物的性能。此副作用主要是因多糖骨架是由縮醛鍵連接的單糖構成。
因此，本領域需要一種技術方案來解決由氧化糖膠、干燥多糖及改性多糖、以及具有相對高的多糖濃度的低粘度溶液所引發(fā)的問題。本發(fā)明解決了上述的問題而沒有現(xiàn)有技術中解決這些問題的技術方案的副作用。
本發(fā)明還涉及通過使用粘度降低劑來降低含有多糖，更具體為氧化糖膠的含水混合物的粘度的方法。還涉及根據這些方法制造的產品。
本發(fā)明進一步涉及制造氧化糖膠的方法。還考慮這些方法所制造的產品。本發(fā)明包括能夠制備、貯藏氧化瓜爾膠聚集體或者氧化瓜爾膠衍生物聚集體，并且隨后在水中溶解而不會明顯影響產物分子量和醛含量的方法。
本發(fā)明進一步提供能夠制備、貯藏干燥或固態(tài)氧化瓜爾膠或者固態(tài)氧化瓜爾膠衍生物，并且隨后在水中溶解而不會明顯影響產物分子量和醛含量的方法。
本發(fā)明還提供制備包含多糖或多糖衍生物和粘度降低劑的凝聚層的方法。還涉及根據這些方法所制造的產品。
本發(fā)明還進一步涉及使用本發(fā)明所產生的凝聚層的方法。還涉及根據這些方法所制造的產品。
本發(fā)明進一步涉及從含水反應混合物中回收氧化糖膠、更具體為氧化瓜爾膠和/或氧化瓜爾膠衍生物的方法。還涉及根據這些方法所制造的產品。
本發(fā)明更具體涉及從含水反應混合物中回收氧化糖膠的方法，該混合物進一步包含粘度降低劑。還涉及根據這些方法所制造的產品。
本發(fā)明更具體涉及從反應混合物中回收氧化糖膠和粘度降低劑的方法。還涉及根據這些方法所制造的產品。
本發(fā)明更具體涉及增加干燥或固態(tài)的氧化糖膠溶解性的方法。還涉及根據這些方法所制造的產品。
本發(fā)明進一步涉及包含氧化糖膠和粘度降低劑的組合物。本發(fā)明更具體涉及包含氧化糖膠和粘度降低劑的干組合物。
本發(fā)明進一步涉及使用包含氧化糖膠和粘度降低劑的組合物的方法。還涉及根據這些方法所制造的產品。
本發(fā)明更具體涉及使用包含氧化糖膠和粘度降低劑的干組合物的方法。還涉及這些方法所制造的產品。
本發(fā)明涉及一種在包含含水組合物和非水粘度降低劑的含水多糖組合物中降低粘度的方法，其中組合物中的含水量至少約為40重量％。
根據本發(fā)明的另一方面，多糖可包括糖膠。
更進一步說，組合物中的含水量可以至少約50重量％，或者至少約80重量％，或者至少約85重量％。
根據本發(fā)明的一個方面，糖膠可以至少包括下列物質之一瓊脂、瓜爾膠、黃原酸膠、阿拉伯樹膠、果膠、羧甲基纖維素、乙基纖維素、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丙基纖維素、以及它們的混合物。優(yōu)選地，糖膠包含瓜爾膠。更進一步說，糖膠可以包括氧化糖膠或氧化瓜爾膠。
根據本發(fā)明的另一方面，粘度降低劑可以至少包括聚乙二醇及其混合物之一。更進一步說，聚乙二醇可以具有從約1,000到50,000道爾頓的分子量，或者可以具有高于約1,000道爾頓的分子量。
本發(fā)明涉及和多糖組合物與粘度降低劑結合之前的多糖組合物相比，含水組合物的粘度至少降低約10％，或30％，或者更進一步地降低50％、甚至到90％。
本發(fā)明進一步涉及降低含水多糖組合物粘度的方法，該方法包括以形成包含連續(xù)相和非連續(xù)相的兩相系統(tǒng)的有效量將粘度降低劑與多糖組合物結合。根據本發(fā)明的一個方面，多糖包括糖膠。
根據本發(fā)明，連續(xù)相可以富含粘度降低劑，非連續(xù)相可以富含多糖。與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，含水組合物的粘度可以進一步降低至少約10％。與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，含水組合物的粘度可以更進一步降低至少約50％，并且更進一步地降低至少約90％。
根據本發(fā)明的一個方面，多糖是糖膠，并且粘度降低劑至少包括一種聚乙二醇。更進一步說，至少一種聚乙二醇具有高于約1,000道爾頓的分子量。
根據本發(fā)明的另一方面，組合物的含水量至少為約40重量％。更進一步說，組合物的含水量至少為約50重量％，更進一步至少約80重量％，或者更進一步至少為約85重量％。
根據本發(fā)明的另一方面，糖膠可以至少包括下列物質之一瓊脂、瓜爾膠、黃原酸膠、阿拉伯樹膠、果膠、羧甲基纖維素、乙基纖維素、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丙基纖維素、以及它們的混合物。優(yōu)選地，糖膠可包含瓜爾膠。更進一步說，糖膠可以包括氧化糖膠。更進一步說，氧化糖膠包括氧化瓜爾膠。
粘度降低劑可能包括聚乙二醇及其混合物之一。進一步說，粘度降低劑可以包括至少一種聚乙二醇。至少一種聚乙二醇具有高于約1,000道爾頓的分子量。
本發(fā)明進一步包括降低含水多糖組合物粘度的方法，該方法包括將所述含水組合物與有效量的非水粘度降低劑結合，使得與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，多糖組合物的粘度降低至少約10％。多糖可以包括糖膠。
更進一步說，與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，多糖組合物的粘度可以降低至少約30％，或者至少約50％，或者更進一步至少約90％。組合物的含水量可以至少為約40重量％，更進一步說，含水量可以至少為約50重量％、至少約80重量％、或者至少約85重量％。
根據本發(fā)明，糖膠可以至少包括下列物質之一瓊脂、瓜爾膠、黃原酸膠、阿拉伯樹膠、果膠、羧甲基纖維素、乙基纖維素、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丙基纖維素、以及它們的混合物。進一步說，糖膠可以包括瓜爾膠或氧化糖膠，如氧化瓜爾膠。
粘度降低劑可以至少包括聚乙二醇及其混合物之一。至少一種聚乙二醇可以具有從約1,000到約50,000道爾頓的分子量，或者可以具有高于約1,000道爾頓的分子量。
本發(fā)明還進一步包括含有多糖和非水粘度降低劑的含水組合物，其中組合物的含水量至少為約40重量％。更進一步說，多糖可以包括糖膠。更進一步說，組合物可以具有至少約50重量％，或者至少約80重量％，或者至少約85重量％的組合物含水量。
根據本發(fā)明，糖膠可以至少包括下列物質之一瓊脂、瓜爾膠、黃原酸膠、阿拉伯樹膠、果膠、羧甲基纖維素、乙基纖維素、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丙基纖維素、以及它們的混合物。糖膠可以包括瓜爾膠和/或氧化糖膠，例如氧化瓜爾膠。
粘度降低劑可以至少包括聚乙二醇及其混合物之一。聚乙二醇可以具有從約1,000到約50,000道爾頓的分子量，或者可以具有高于約1,000道爾頓的分子量。
根據本發(fā)明，組合物可以進一步包括一種能氧化糖膠的組分。
進一步說，與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，含水組合物的粘度可以降低至少約10％，或30％，或50％，或90％。
本發(fā)明進一步包括含有多糖、含水溶劑和粘度降低劑的組合物，其中含水多糖組合物與有效量的粘度降低劑結合，從而形成含有連續(xù)相和非連續(xù)相的兩相系統(tǒng)。根據本發(fā)明，多糖可以包括糖膠。
進一步說，連續(xù)相可以富含粘度降低劑，非連續(xù)相可以富含多糖。
更進一步說，與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，含水組合物的粘度可以至少降低約10％、30％、50％或90％。
本發(fā)明多糖可以包括糖膠，并且粘度降低劑可以包括至少一種聚乙二醇。聚乙二醇具有高于約1,000道爾頓的分子量。
更進一步說，組合物的含水量可以至少為約40重量％，或者至少為約50重量％，或者為至少約80重量％，或者為至少約85重量％。
更進一步說，糖膠可以包括至少下列物質之一瓊脂、瓜爾膠、黃原酸膠、阿拉伯樹膠、果膠、羧甲基纖維素、乙基纖維素、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丙基纖維素、以及它們的混合物。更進一步說，糖膠可以包括瓜爾膠、或者氧化糖膠，例如氧化瓜爾膠。
組合物可以進一步包括聚乙二醇及其混合物作為粘度降低劑。進一步說，至少一種聚乙二醇具有高于約1,000道爾頓的分子量，或者具有從約200到約8,000,000道爾頓的分子量。
本發(fā)明進一步涉及降低含水多糖組合物粘度的組合物，其包括結合有效量的非水粘度降低劑，從而使與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，多糖組合物的粘度被至少降低約10％。
根據本發(fā)明，多糖可以包括糖膠。
更進一步說，與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，含水組合物的粘度可以被至少降低約10％、或30％、或50％、或85％、或90％。
更進一步說，組合物可以包括糖膠和至少一種聚乙二醇。聚乙二醇可以具有高于約1,000道爾頓的分子量，或者具有從約200到約8,000,000道爾頓的分子量。
更進一步說，本發(fā)明組合物可以包含至少約40重量％、或者至少約50重量％、或者至少約80重量％、或者更進一步至少約85重量％的含水量。
組合物中的糖膠可以包括至少下列物質之一瓊脂、瓜爾膠、黃原酸膠、阿拉伯樹膠、果膠、羧甲基纖維素、乙基纖維素、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丙基纖維素、以及它們的混合物。更進一步說，糖膠可以包括瓜爾膠，或者氧化糖膠，例如氧化瓜爾膠。
粘度降低劑可以至少包括聚乙二醇及其混合物之一。至少一種聚乙二醇可以具有高于約1,000道爾頓的分子量。
本發(fā)明進一步包括一種氧化糖膠的方法，包括在有效氧化糖膠的條件下結合糖膠、含水溶劑、非水粘度降低劑和氧化性組分。
更進一步說，氧化性組分可以包括重鉻酸鉀、高錳酸鉀及其混合物之一。更進一步說，氧化性組分可以包括金屬催化劑和過氧化氫。更進一步說，氧化性組分可以包括半乳糖氧化酶。更進一步說，組合物可以進一步包括過氧化氫酶。
本發(fā)明進一步包括一種重新溶解固態(tài)氧化糖膠的方法，包括在有效地給出pH值約小于7的重新溶解的組合物的條件下，將含水溶劑與氧化糖膠結合。
根據本發(fā)明，固態(tài)氧化糖膠可以具有低于60％的含水量。更進一步說，重新溶解的組合物可以具有低于約6的pH值，或者重新溶解的組合物可以具有低于約5的pH值，或可具有約5.4的pH值。更進一步說，重新溶解的組合物可以具有從約4到約7的pH值范圍。
該方法可進一步包括加熱結合的固態(tài)氧化糖膠和含水溶劑。根據本發(fā)明，所得重新溶解的組合物的溫度約為90℃，或者高于約80℃，或者在約65℃到約115℃的范圍內。
本發(fā)明可以進一步包括在結合的固態(tài)氧化糖膠和含水溶劑中加入有效的剪切作用產生湍流。該方法可進一步包括在加熱結合的固態(tài)氧化糖膠和含水溶劑的同時加入剪切作用。所得重新溶解的組合物的溫度約為90℃，pH值約小于6。
進一步說，根據本發(fā)明，重新溶解的氧化糖膠的含醛量可以包括至少約70％的干氧化糖膠的含醛量。更優(yōu)選地，重新溶解的氧化糖膠的含醛量包括至少約80％的干氧化糖膠的含醛量，更優(yōu)選地，包括至少約90％的干氧化糖膠的含醛量，甚至更優(yōu)選地，重新溶解的氧化糖膠的含醛量基本上與干氧化糖膠的含醛量相同。
根據本發(fā)明，糖膠可包括氧化瓜爾膠。
更進一步說，所得含水組合物可具有對于可泵抽組合物來說足夠低的粘度。
更進一步說，所得溶液中氧化瓜爾膠的濃度可以低于10％w/v，或者低于5％(w/v)，或者更進一步低于1.5％(w/v)。
圖2表示對于實施例16的樣品B用實施例10描述的還原方法確定的結果(醛的百分含量)。
圖3表示不同溫度和混合時間下實施例16的樣品A的溶解量，使用折光指數面積來測量溶解的樣品。
圖4表示不同溫度和混合時間下實施例16中樣品B的溶解量，使用折光指數面積來測量溶解的樣品。
圖5表示不同溫度和混合時間下溶解的實施例16的樣品A和B的折光指數面積和醛基百分含量。
圖6表示不同溫度和混合時間下，與溶解的實施例16的樣品A和B的尺寸篩析色譜數據(折光指數面積)相比較的如實施例19中所描述的HPAEC分析。
圖7表示溫度為70℃，混合時間為30分鐘時，不同混合器條件下實施例16的樣品B的溶解量。
圖8表示混合時間為5和10分鐘，混合溫度為90℃時，不同pH下以折光指數面積測量的實施例17的樣品B的溶解量(0.1％的樣品在自來水中)。括號內的pH值是混合前測量的值。
圖9表示混合時間為5和10分鐘，混合溫度為90℃時，不同pH下溶解在自來水中的實施例17的樣品B的醛基百分含量。括號內的pH值是混合前測量的值。


圖10表示混合時間為5和10分鐘，混合溫度為90℃時，溶解的實施例17的溶解樣品B的折光指數面積和醛基百分含量作為pH值的函數的結果(0.1％的樣品在自來水中)。括號內的pH值是混合前測量的值。
通過將粘度降低劑與糖膠結合在含水混合物中可以實現(xiàn)本發(fā)明的方法。
本文使用的術語粘度降低劑是指包括那些當加入到含有糖膠的含水混合物中時可以降低所得混合物粘度的試劑。該定義并沒有解釋為對本發(fā)明方法的限制，本發(fā)明方法包括向含水混合物中加入粘度降低劑，和/或向已經含有粘度降低劑的含水混合物中加入組分。本文使用的粘度降低劑不包括水。
當涉及貫穿本發(fā)明應用的組分時，除非另有說明，以單數表示的所指組分還包括各組分的組合。例如，本文使用的術語粘度降低劑是指包括粘度降低劑本身，和/或它們的組合。本文使用的術語糖膠是指包括糖膠本身和/或它們的組合。進一步說，本文使用的氧化性組分是指包括氧化性組分本身和/或它們的組合。
如同本文所使用的術語一樣，粘度指所討論系統(tǒng)的流變性質。粘度可以以許多種方式測量，但是優(yōu)選用旋轉粘度計測量。測量粘度優(yōu)選的儀器包括Brookfield粘度計(Brookfield工程實驗室，Middleboro，MA)。優(yōu)選的粘度降低劑包括含羥基的化合物，包括但不局限于乙二醇，優(yōu)選的是聚乙二醇。聚乙二醇也稱作“Apolyoxyethylene”、“Apoly(環(huán)氧乙烷)”，或者“Apolyglycol”，它是眾所周知的乙二醇的縮合聚合物，具有通式HOCH2CH2-(0CH2CH2-)n-OCH2CH2-OH，或H(OCH2CH2)nOH。聚乙二醇在美國專利第4,799,962號中有討論，其全部內容引入本文作參考。聚乙二醇和甲氧基聚乙二醇在商業(yè)上可以以不同等級獲得，如商標CARBOWAX(Union Carbide)。
優(yōu)選的粘度降低劑包括具有高于約200道爾頓分子量的聚乙二醇。更優(yōu)選的高于約500道爾頓的分子量，并且最優(yōu)選高于約1000道爾頓的分子量。
優(yōu)選的粘度降低劑包括具有低于約8,000,000道爾頓分子量的聚乙二醇，更優(yōu)選低于約4,000,000道爾頓的分子量，更優(yōu)選低于約2,000,000道爾頓的分子量，更優(yōu)選低于約900,000道爾頓的分子量，更優(yōu)選低于約750,000道爾頓的分子量，更優(yōu)選低于約500,000道爾頓的分子量，更優(yōu)選低于約300,000道爾頓的分子量，更優(yōu)選低于約100,000道爾頓的分子量，更優(yōu)選低于約50,000道爾頓的分子量，并且最優(yōu)選低于約20,000道爾頓的分子量。優(yōu)選地，粘度降低劑包括具有分子量從約1,000到約900,000道爾頓的聚乙二醇，更優(yōu)選從約1000到約50,000道爾頓、并且最優(yōu)選的從約6,000到約20,000道爾頓。
本發(fā)明范圍內的多糖包括溶于水時形成粘性溶液的水溶性多糖。優(yōu)選地，本發(fā)明多糖包括，但不限于例如作為非限制性實施例的糖膠，聚半乳甘露聚糖樹膠，比如槐豆膠、瓜爾膠、羅望子膠、阿拉伯樹膠；聚半乳葡聚糖；聚半乳葡甘露聚糖；聚半乳聚糖樹膠，比如角叉菜多糖和藻酸鹽、果膠，以及包括纖維素醚的纖維素衍生物。還涉及所有這些多糖的衍生物。在優(yōu)選情況下，這些多糖或多糖衍生物被氧化。優(yōu)選地，多糖包括諸如瓜爾膠及其衍生物的糖膠，并且氧化多糖包括氧化糖膠，優(yōu)選氧化瓜爾膠或氧化瓜爾膠衍生物。糖膠和粘度降低劑的含水混合物可以以任何方式制備?？梢詫⑻悄z放入含水介質中，接著加入粘度降低劑。粘度降低劑可以在糖的化學或酶改性反應之前、期間或者之后加入，從而改善反應混合物的易處理性。或者，粘度降低劑也可以出現(xiàn)在已加入糖膠的含水介質中。糖膠和粘度降低劑也可以被預混合，然后同時加入水。當然，混合物也可以包含其它組分，例如包括酶或者其它氧化劑。在優(yōu)選情況下，粘度降低劑出現(xiàn)在糖膠被氧化的含水介質中。
根據本發(fā)明，對于含水介質中給定濃度的糖膠來說，可以以降低混合物粘度至少約10％的量加入粘度降低劑，優(yōu)選至少約30％，更優(yōu)選至少約50％，并且甚至更優(yōu)選至少約90％。
優(yōu)選地，通過獲取不含粘度降低劑的含水糖膠組合物的粘度，并且與加入粘度降低劑的相同糖膠組合物的粘度測量相比較的方法來測量粘度的降低。組合物的粘度優(yōu)選地使用帶有LV2轉子的Brookfield DV粘度計，在22℃下轉子速度設置為2.5rpm時測量。但是，在幾種情況下，糖膠組合物的粘度太高以致于不能用Brookfields粘度計測量，因為組合物具有凝膠或糊狀的稠度。在這些情況下，粘度的降低可以定性地描述，但是不可以定量的描述。組合物通常包括糖膠、水和可適用的粘度降低劑，并且粘度在相同條件下測量。另外，需要注意的是有些場合下并不能精確再現(xiàn)準確相同的條件，并且組合物中可以使用的附加組分取決于例如糖膠混合物的目的用途。在這些場合中，當測量含有或不含有粘度降低劑的組合物時，應該盡可能地維持條件相接近，從而實現(xiàn)基本上可比的結果。
當不愿意被理論所束縛時，相信粘度降低劑的作用是通過形成含水兩相系統(tǒng)引起的。因此，可以理解本發(fā)明圍繞并包括改善系統(tǒng)混合特性形成或可形成含水兩相系統(tǒng)的任何系統(tǒng)。
當系統(tǒng)攪拌停止時，本發(fā)明的兩相系統(tǒng)通常分離成兩個分離相。也就是說，當兩相系統(tǒng)在攪拌時，兩相是分散的。但是，所獲得的分散體可能是不穩(wěn)定的，一旦攪拌停止，分散體將不再維持。更確切地說，組合物分離成兩相。這種特殊的兩相系統(tǒng)是有利的，因為它便于從組合物的其它組分包括水和粘度降低劑中提取多糖。當使用多糖和粘度降低劑時，不限于理論，據信一相富含多糖，而且因此是粘性的，而另一相富含粘度降低劑。如果粘度降低劑的水溶液粘度是低的，比如低分子量的聚乙二醇，包含多糖相和含有粘度降低劑的第二相的含水兩相系統(tǒng)的粘度將也是低的，只要混合物被攪拌，兩相將能良好地分散。相信分散的系統(tǒng)由富含粘度降低劑且粘度低的連續(xù)相和分散高粘度多糖溶液的不連續(xù)相組成。還可以相信兩相系統(tǒng)可以通過使用適當的鹽來獲得，例如如磷酸鉀、硫酸錳或硫酸鉀。因此，當聚乙二醇在本文被示例性地作為粘度降低劑時，相信可以建立兩相系統(tǒng)的其它試劑如鹽類將能實現(xiàn)相同的作用，并且因此都在本發(fā)明的范圍內。
聚乙二醇形成含多糖溶液的含水兩相系統(tǒng)的能力取決于其分子量。較高分子量的聚乙二醇能夠在比低分子量聚乙二醇更低的濃度下產生相分離。當然，這種關系存在一個連接區(qū)。
據信組合物中多糖和粘度降低劑的濃度決定了每相中兩種物質的最終濃度。例如，在組合物中給定的瓜爾膠濃度下，相分離后的瓜爾膠相濃度可以由混合物中聚乙二醇的濃度來控制。聚乙二醇的濃度越高，富瓜爾膠相中的瓜爾膠濃度越高。在使用粘度降低劑來降低反應混合物粘度的系統(tǒng)中，對于最佳結果而言，平衡系統(tǒng)中的組分是重要的。例如，在瓜爾膠的酶氧化中，反應混合物中與瓜爾膠一起存在半乳糖氧化酶。如果聚乙二醇的濃度太低，將不能形成兩相系統(tǒng)，并且聚乙二醇在降低粘度中效力降低。但是，如果聚乙二醇的濃度太高，瓜爾膠相中的瓜爾膠濃度將變得太高，從而導致太稠的瓜爾膠相。這可能導致酶分散系數顯著降低，因此降低轉化率，這是不希望的。因此優(yōu)選地，聚乙二醇的下限濃度應足以給系統(tǒng)賦予兩相行為，優(yōu)選的上限濃度是能使反應進行。優(yōu)選的操作范圍應由經驗來決定，并且取決但不局限于樹膠的類型(即其分子量)、酶或酶混合物和/或化學氧化劑的類型、聚乙二醇的類型(即其分子量)，以及每種這些組分的濃度。
更具體而言，所需粘度降低劑的量取決于樹膠和/或粘度降低劑的分子量。例如，更高分子量的樹膠可能需要不同量的給定分子量的粘度降低劑。作為一個實例，當使用分子量在1×106以上的瓜爾膠，并且用PEG 6,000作為粘度降低劑時，優(yōu)選含水混合物中多糖的濃度高于約0.1％w/v，優(yōu)選高于約0.3％w/v，并且最優(yōu)選高于約0.6％w/v。優(yōu)選地，含水混合物中存在粘度降低劑時多糖的濃度應低于約70％w/v，更優(yōu)選低于約30％w/v，并且最優(yōu)選低于約10％w/v。優(yōu)選地，含水混合物中存在粘度降低劑時多糖的濃度應在從約0.3到約30％w/v的范圍內，更優(yōu)選在約0.6到約10％w/v的范圍內，并且最優(yōu)選在約1到約8％w/v的范圍內。如果使用其它類型的多糖和/或粘度降低劑、即低分子量的瓜爾膠時，可以使用其它優(yōu)選條件。
同樣，當使用分子量在1×106以上的瓜爾膠，并且用PEG 6,000作為粘度降低劑時，優(yōu)選含水混合物中粘度降低劑的濃度高于約0.5％w/v，更優(yōu)選地高于約0.75％w/v，并且甚至更優(yōu)選地高于約1％w/v。優(yōu)選地，含水混合物中粘度降低劑的濃度低于約35％w/v，更優(yōu)選地低于約20％w/v，并且甚至更優(yōu)選地低于約10％w/v。最優(yōu)選地，含水混合物中粘度降低劑的濃度是約8％w/v。優(yōu)選地，含水混合物中粘度降低劑的濃度應在從約1到約35％w/v的范圍內，更優(yōu)選地在約1到約10％w/v的范圍內，并且最優(yōu)選地在約1到約8％w/v的范圍內。如果使用其它類型的多糖和/或粘度降低劑、即低分子量的瓜爾膠時，可以使用其它優(yōu)選的條件。在多糖被氧化的情況下，粘度降低劑應優(yōu)選地以允許降低粘度、但不能顯著抑制反應過程的量存在。
當然，當降低包含粘度降低劑和糖膠的含水混合物的含水量時，如在干燥混合物時，各組分的重量百分數將增加。另外，含水混合物可以含有大量其它的組分，例如包括酶和反應材料，它們將改變最終混合物的重量百分數。本發(fā)明對降低包含多糖及其相應氧化酶的反應混合物的粘度是特別有用的，因為當氧化反應進行時，粘度明顯增加。例如，本發(fā)明在其中瓜爾膠或者一些其它含半乳糖的糖膠被半乳糖氧化酶氧化的反應混合物中是特別有用的，比如在Frollini 1995和M.J.Donnelly，1999中所述，此處這兩篇文獻的全部內容引入本文作參考。通過加入本發(fā)明的粘度降低劑，反應混合物的粘度明顯降低。本發(fā)明特別有益的反應混合物包括但不局限于那些包含選自以下組中的多糖聚半乳甘露聚糖樹膠，比如槐豆膠、瓜爾膠、羅望子膠、阿拉伯樹膠；聚半乳聚糖樹膠，比如角叉菜多糖和藻酸鹽、果膠，以及包括纖維素醚的纖維素制品。還涉及所有這些多糖的衍生物。
根據本發(fā)明，粘度降低劑和糖膠可以以任何次序加入，比如將粘度降低劑加到含水糖膠組合物中，或者將糖膠加到粘度降低劑的水溶液中。糖膠和粘度降低劑還可以作為干的材料混合，然后作為混合物加入水中。
本發(fā)明特別有益的反應混合物包括但不局限于進一步包含選自以下組中的酶乙醇氧化酶、乙醇脫氫酶和過氧化物酶。注意本發(fā)明并沒有限制于包括氧化酶的酶反應混合物，也涉及包括水解酶或者其它類型酶的反應混合物。所涉及的水解酶包括，但不局限于半乳糖苷酶、甘露聚糖酶、纖維素酶、角叉菜多糖酶(carrageenases)、角叉菜多糖硫代水解酶(sulfohydrolases)、淀粉酶、果膠酶以及果膠酯酶。還涉及了包含裂合酶，比如果膠裂合酶和果膠酸裂合酶的反應混合物。一般而言，任何包括多糖并且有益于粘度降低的反應混合物都在本發(fā)明的范圍內。因此例如，多糖或多糖衍生物的氧化可以以許多種方式進行，包括但不局限于酶氧化和化學氧化。換句話說，氧化反應可以以任何方式實現(xiàn)，例如專利USP3,297,604、USP5,541,745、USP6,022,717、WO99/33879、WO99/34009、WO99/34058任何之一所描述的方式，這些專利的全部內容引入本文作參考，如同全文提出。氧化，無論是化學氧化或是酶氧化都由氧化性組分完成?；瘜W氧化性組分包括，但不局限于重鉻酸鉀、高錳酸鉀、帶有四甲基哌啶氧自由基(TEMPO)的次鹵化物、帶有過氧化氫的金屬催化劑，以及前述物質的混合物。優(yōu)選的金屬催化劑包括，但不局限于氧化鐵、氧化銅、氯化鈷、以及它們的混合物。
如專利WO99/32652所述，多糖或多糖衍生物的酶氧化可以用許多不同酶及增強劑完成，酶包括但不局限于乙醇氧化酶、乙醇脫氫酶、以及過氧化物酶、或者苯酚氧化酶與過氧化物源(當苯酚氧化酶是過氧化物酶時)一起使用，該專利內容引入本文作參考。最優(yōu)選地，多糖包括聚半乳甘露聚糖樹膠、聚半乳葡甘露聚糖、聚半乳葡聚糖、或者前述任何之一的衍生物，并且酶包括半乳糖氧化酶。因為過氧化氫是某些氧化反應的副產物，所以應該注意避免過氧化氫的水平抑制氧化反應。不局限于理論，相信高水平的過氧化氫可能傷害半乳糖氧化酶的蛋白質結構，并且抑制或減慢半乳糖氧化酶的反應。因此，在反應介質中維持盡可能低的過氧化氫濃度是有利的。這種過氧化氫的積累通常通過加入能將過氧化氫轉化成水和氧氣的酶來避免。這些酶包括但不局限于過氧化氫酶和過氧化物酶。向涉及使用半乳糖氧化酶的氧化反應的氧化反應物中加入過氧化氫酶和過氧化物酶是與本文同一日遞交的申請(Attorney Docket，第V16766號)“酶改性多糖的組合物和方法”的主題，該專利內容引入本文作參考。
除了維持過氧化氫濃度低以保護半乳糖氧化酶外(以及可以存在的任何其它酶，包括但不限于單電子氧化劑)，過氧化氫脫除劑還起著提供半乳糖氧化酶進行氧化反應所需的分子氧的作用。通過將氧氣還原成過氧化氫，半乳糖氧化酶將可氧化半乳糖類的醇式構型轉化成相應的醛基(因此產生氧化半乳糖)。本領域公知借助換氣技術，包括將氧氣鼓泡通過溶液可以提供氧氣。
但是根據本發(fā)明，需要量的氧氣可以通過加入能將過氧化氫分解成水和氧氣的過氧化氫脫除劑如過氧化氫酶來提供。在此方式下，向反應混合物中加入氧氣是更有效的，因為這樣避免了氧氣從氣相轉移入液相。優(yōu)選地，在整個反應溶液中，維持，或者基本上維持對具體應用最優(yōu)的過氧化氫濃度保持不變。
本發(fā)明還進一步涉及根據本發(fā)明所制造的含水混合物。這種混合物包含糖膠和粘度降低劑。由于其粘度降低，因而根據本發(fā)明所制造的含水混合物是尤其有用的。例如，公知的糖膠組合物是稠的糊狀結構，而包含糖膠和粘度降低劑的本發(fā)明組合物則是流體。
本發(fā)明還涉及含水組合物，包括但不局限于水溶膠、分散體、溶液和含有水的類似物、如上所述不同濃度的粘度降低劑和糖膠。但是，取決于組合物或終產物的目的用途，從組合物中除去水可能是有利的。此外，為了降低貯藏和裝運成本，使產品具有降低的含水量是有利的。更進一步說，可以從組合物中除去一些或者所有的粘度降低劑。本發(fā)明打算包括所有這些可能情況。
因此，在本發(fā)明的一個方面中，含水組合物可以通過除去水而進一步濃縮。濃縮方法可以以許多種方式進行，包括但不局限于蒸發(fā)、滲析和超濾。濃縮的混合物可以包含從約0到80重量％的水和約0到50重量％的粘度降低劑。含有低于約60重量％水的組合物被認為是“干的”或者“固體”組合物。在本發(fā)明的另一個方面中，可以在維持含水量時從組合物中除去一些或者所有粘度降低劑，或者結合水的去除，從組合物中除去一些或者所有粘度降低劑。這樣，本發(fā)明所制造的濃縮或固體組合物可以在有或無粘度降低劑的情況下包含氧化或未氧化的多糖、氧化或未氧化的多糖衍生物。當然，在固體組合物中也可以包含其它材料。
固體組合物可以被進一步加工，這取決于其最終應用。優(yōu)選地，固體組合物被研磨并過篩。優(yōu)選篩子具有高于0.05mm的尺寸截面，更優(yōu)選高于0.1mm，并且最優(yōu)選高于0.15mm。優(yōu)選研磨篩具有低于0.8mm的截面，更優(yōu)選低于0.5mm，并且最優(yōu)選低于0.3mm。研磨篩的尺寸范圍優(yōu)選從約0.8mm到約0.05mm，更優(yōu)選地從約0.5mm到0.1mm，并且最優(yōu)選從約0.15mm到約0.3mm。
本發(fā)明的固體組合物在表現(xiàn)出優(yōu)于公知氧化糖膠含水組合物的穩(wěn)定性方面是有利的。具體而言，本發(fā)明固體組合物可以在室溫下貯藏而不需要添加防腐劑。
重新溶解本發(fā)明氧化糖膠組合物的方法也在本發(fā)明的范圍內。
當重新溶解氧化糖膠時，維持干產品全部或者基本上全部的含醛量是重要的。本發(fā)明方法使氧化糖膠中的含醛量損失降為最小。優(yōu)選地，重新溶解的氧化糖膠包含至少約70％的初始含醛量。更優(yōu)選地，重新溶解的氧化糖膠包含至少約80％的初始含醛量。甚至更優(yōu)選地，重新溶解的氧化糖膠包含至少約90-100％的初始含醛量。重新溶解本發(fā)明組合物包括至少需要向干的或固體氧化糖膠組合物中添加溶劑(如水)，使所得組合物具有低的pH值。另外，如同下述，組合物可以經歷高溫和/或剪切來增強重新溶解過程。例如，在維持低pH值下升高溫度和/或使用高的剪切力能夠幫助維持氧化糖膠全部或者基本上全部的含醛量。
例如，根據本發(fā)明在重新溶解氧化糖膠組合物中使用下面的四個方面是特別有利的1)溶劑(如水)；2)低pH值；3)高溫；和4)剪切。如果一起使用這四個方面。它們可以依任何次序進行，但是優(yōu)選地按先1、再2、然后3和4一起實行。也就是說，優(yōu)選首先向混合物中加入水，再調節(jié)pH值，然后基本上同時加熱并剪切混合物。每個方面將在下文中更詳細地描述。
使用所有上述四個方面將允許重新溶解過程在基本上小于不使用這四個方面的時間內發(fā)生。具體而言，在維持溶液適當pH值下使用高溫將使重新溶解過程的發(fā)生快于在室溫下的情況。進一步說，使用剪切、優(yōu)選高剪切，將允許重新溶解過程以更快的速率發(fā)生。
在第一個重新溶解的方面中，本發(fā)明組合物優(yōu)選地被放入一定體積的水中重新溶解。組合物的希望濃度和在重新溶解混合物中是否含有粘度降低劑，可以根據組合物的應用區(qū)域來選擇。本發(fā)明涉及以任何次序加入所得組合物的組分。例如，可以向水和粘度降低計(如果存在)中加入固體瓜爾膠，或者粘度降低劑可以在瓜爾膠加入水或者其它含水介質中之前或之后加入。例如，如果瓜爾膠是氧化糖膠，并且打算將其加入造紙系統(tǒng)的濕端，那么固體或者干的組合物可以在沒有聚乙二醇的情況下重新溶解。選擇瓜爾膠溶液的濃度，從而使所得溶液的粘度對組合物的可泵抽來說足夠低。在此情況下，優(yōu)選的氧化瓜爾膠濃度是低于10％(w/v)，更優(yōu)選低于5％(w/v)，并且最優(yōu)選低于1.5％(w/v)。優(yōu)選地，對于在水中重新溶解本發(fā)明組合物，組合物應包含高于0.1％(w/v)、更優(yōu)選高于0.3％(w/v)、并且最優(yōu)選高于0.5％(w/v)的氧化瓜爾膠。對于在水中重新溶解本發(fā)明組合物，組合物優(yōu)選包含約0.1-10％(w/v)、更優(yōu)選0.3-5％(w/v)、并且最優(yōu)選0.5-1.5％(w/v)的氧化瓜爾膠。在這一階段，可以直接向氧化樹膠中加入水，或者向水中加入氧化瓜爾膠。
對于其它應用領域，還涉及在存在粘度降低劑和/或更高濃度下重新溶解組合物。當然，當使用具有降低分子量的糖膠，如氧化陽離子樹膠時，可以選擇更高濃度的多糖溶液，從而使所得溶液的粘度對于組合物的可泵抽來說足夠低。
可以使用的下一個重新溶解方面是調節(jié)氧化樹膠和水混合物的pH值，從而在重新溶解過程開始時獲得低pH值的混合物。當然，如果混合物已經具有低的pH值，那么就不需要來調節(jié)了。優(yōu)選地，所得組合物在重新溶解過程結束時應具有最大不超過7的pH值。降低pH值可以通過加入酸來實行，酸包括但不局限于磷酸、硝酸、甲酸、乙酸、鹽酸(HCl)和硫酸(H2SO4)。優(yōu)選地以某種方式加入酸，使得混合物的pH值調節(jié)為約4到約7的pH值，更優(yōu)選調節(jié)pH值為約5到約6，并且最優(yōu)選調節(jié)pH值為約5.4。當組合物的pH值在重新溶解過程中變化時，維持或基本上維持組合物的初始pH值，例如加入緩沖劑也在本發(fā)明的范圍內。
如圖8和圖9所見，90℃時，如果組合物的pH值被調節(jié)到約7-8的范圍內，那么重新溶解的氧化樹膠具有較低的含醛量。但是，如果組合物的pH值被調節(jié)到約5-6的范圍內，重新溶解的氧化樹膠則具有較高的含醛量。
圖8表示了混合溫度為90℃時，對于溶解在自來水中的具有35％(w/v)醛基的0.1％(w/v)陽離子氧化瓜爾膠樣品，在不同pH值和混合時間下測量氧化瓜爾膠溶解量的折光指數面積。圖9表示混合溫度為90℃，不同pH值和混合時間下，溶解在自來水中0.1％(w/v)樣品(具有35％(w/v)的醛基)的醛基百分含量(該樣品在pH值為6.3下溶解，并混合5分鐘，其分析沒有完成，所以沒有此數據)。圖10表示混合溫度為90℃，在不同pH值和混合時間下給出的產物折光指數面積和醛基百分含量。
這些圖表明至少根據本發(fā)明的一個方面，在高剪切和90℃溫度下的混合期間，在自來水中滴加酸來酸化樣品似乎可以保護溶解的陽離子氧化瓜爾膠的醛基。當pH值高于7時，溶解的陽離子氧化瓜爾膠的醛基百分含量有劇烈地增加。在混合5分鐘和10分鐘之間，溶解陽離子氧化瓜爾膠也有很大的差異。更長的混合時間看上去能溶解更多的陽離子氧化瓜爾膠而不會影響醛基的百分含量。重新溶解過程中使用的下一個方面是加熱。因此根據本發(fā)明的一個方面，可以加熱低pH值的混合物。這個步驟可以在剪切之前，或者與剪切同時實施，或者不使用剪切，但是優(yōu)選與剪切一起使用。重新溶解的溫度優(yōu)選高于60℃，更優(yōu)選高于70℃，并且最優(yōu)選高于80℃。優(yōu)選地，重新溶解的溫度低于120℃，更優(yōu)選低于110℃，并且最優(yōu)選低于100℃。優(yōu)選地，重新溶解的溫度從約65℃到約115℃，更優(yōu)選從約75℃到約105℃，并且最優(yōu)選從約85℃到約95℃。在最優(yōu)選的實施方案中，加熱溫度約為90℃，可以以任何方式進行加熱，包括但不局限于引導、對流、傳導、輻射和加入蒸汽。
本發(fā)明進一步涉及在重新溶解過程中使用高剪切。本發(fā)明組合物可以在高剪切和/或強烈湍流中被重新溶解，使得可以看見組合物的湍動?？梢砸匀魏畏绞绞褂酶呒羟?，包括但不局限于混合器、機械攪拌器、噴射式煮漿鍋和類似物。盡管本發(fā)明涉及使用的剪切可以不需加熱，但是優(yōu)選在允許同時加熱的裝置中使用剪切。特別優(yōu)選的用于加熱和剪切的裝置包括，但不局限于Warring攪拌器、噴射式煮漿鍋、Ultra Turrax T25混合器(IKA Labortechnik；Janhe&Kunkel；Staufen，BRD)，以及其它可以用于淀粉熬煉或樹膠溶解的裝置。更優(yōu)選地，剪切用Warring攪拌器或其它能提供相同或基本上相同混合質量如速度和/或攪槳尺寸的可比攪拌器來實施。剪切裝置中的混合時間優(yōu)選從約10到約50分鐘，更優(yōu)選從約20到約40分鐘，并且最優(yōu)選約30分鐘。如圖7所示，給組合物提供高剪切和湍流的Warring攪拌器在重新溶解的組合物中給出更高的醛基濃度。使用與Warring攪拌器相比提供較低剪切和較少湍流的磁力攪拌器和機械攪拌器的組合物給出了較低的醛基濃度。因此，優(yōu)選地使用Warring攪拌器或其他可比裝置。
因此明顯地，當涉及pH、溫度和混合時間時，溶解陽離子氧化瓜爾膠的最優(yōu)條件是1)在酸化的水如酸化的自來水中溶解氧化瓜爾膠，以使所得pH值大約為5.4；2)在高溫如90℃下并混合一段時間如10分鐘，使用剪切，例如使用強烈湍流混合器(Warring攪拌器)。
在任何給定階段，分離糖膠是所希望的?？梢詮幕旌衔锏臍埩糁羞M行分離，包括從粘度降低劑和/或水中分離。分離可以在糖膠是液相混合物的任何時候進行。因此，分離可以在組合物干燥前，或者甚至在干燥和重新溶解后進行。理論上，利用糖膠和粘度降低劑溶解度的不同來實施分離。實際上，可以通過向混合物中加入能導致需分離組分沉淀的沉淀劑來進行分離。在糖膠情況下，這種沉淀劑包括，但不局限于水溶性有機溶劑如C1-C6醇類，其包括但不陷于異丙醇、乙醇、正丙醇、丁醇、甲醇和/或叔丁醇。其它沉淀劑包括如丙酮的酮類。優(yōu)選地，包括粘度降低劑的其它組分在加入沉淀劑之后是可溶的。因此，沉淀的糖膠可以在沉淀后分離。
糖膠的分離并不需要與粘度降低劑完全分離。一些殘留的粘度降低劑可以保留在分離過的糖膠中。沉淀糖膠的分離可以以任何方式進行，包括但不局限于離心分離、篩分、過濾和傾析。如果需要的話，可以洗滌沉淀的分離糖膠。優(yōu)選地，用包含沉淀劑的溶液來進行洗滌。然后干燥并研磨糖膠，干燥和研磨方法如上所述。干燥的糖膠可以被重新溶解。重新溶解方法如上所述。
不需進一步精心設計，相信本領域技術人員能夠根據前述的說明書來最大程度地使用本發(fā)明。
因此，下面優(yōu)選的具體實施方案僅僅是闡釋性的，并且沒有以任何方式來限制本發(fā)明的未說明部分。實施例1含水瓜爾膠/聚乙二醇混合物的粘度該實施例表明含水瓜爾膠溶液的粘度在存在聚乙二醇時可以劇烈地增加。
通過向聚乙二醇水溶液中加入適當量的瓜爾膠來制備聚乙二醇(PEG20,000；Merck)和中性瓜爾膠(Supercol U；Hercules公司，Wilmington，特拉華州)的含水混合物。在22℃下，使用帶有LV2轉子的Brookfield VII+型粘度計，以5rpm的轉子速率測量所得混合物的粘度，結果列于表1中。
表1含水聚乙二醇/瓜爾膠混合物的粘度(cP)

實施例2包含不同類型聚乙二醇的含水聚乙二醇/瓜爾膠混合物的粘度該實施例表明聚乙二醇/瓜爾膠混合物的粘度取決于所調查濃度范圍內的聚乙二醇的分子量。
向聚乙二醇(PEG200；PEG300；PEG400；PEG600；PEG1000；PEG1500；PEG4000；PEG6,000(BASF)和高分子量的聚環(huán)氧乙烷(HMW PEO)Mn 900,000(ACROS))的水溶液中加入干的瓜爾膠(Supercol U；Hercules公司，Wilmington，特拉華州)，達到適當的濃度。所得混合物的粘度由目視觀測所得混合物的外觀來判斷。
表2聚乙二醇分子量對聚乙二醇/瓜爾膠混合物粘度的影響(-表示非粘性，+/-表示間歇粘性，+表示粘性，++表示固體凝膠)


實施例3聚乙二醇對藻酸的影響實施例3表示存在聚乙二醇時增加了藻酸的粘度。
加入1％w/v聚乙二醇(PEG6000)降低了1％w/v藻酸溶液在pH值為7的50mM磷酸鹽緩沖液中的粘度。使用帶有LV2轉子的Brookfield DV+型粘度計，以2.5rpm的轉子速率測量所得混合物的粘度。
表3

實施例4含水陽離子瓜爾膠/聚乙二醇混合物的粘度該實施例表明聚乙二醇的存在劇烈降低了含水瓜爾膠溶液的粘度。
通過向pH7.0的聚乙二醇50mM磷酸鉀緩沖溶液中加入適當量的瓜爾膠來制備分子量為20,000、9,000和6,000的聚乙二醇(PEG)和陽離子瓜爾膠(瓜爾膠羥丙基氯化三銨，瓜爾膠C261，Hercules公司，Wilmington特拉華州)的含水混合物。在22℃下，使用帶有LV3轉子的Brookfield VII+型粘度計在60rpM速率下測量所得混合物的粘度，結果列于表4。
表4

實施例5加入PEG對陽離子氧化瓜爾膠粘度的影響在本實施例和以后實施例中使用的單位或國際單位表達的酶活性定義如下半乳糖氧化酶[EC 1.1.3.9]一個國際單位(IU)在25℃及pH7下每分鐘轉化1微摩爾半乳糖過氧化物酶[EC 1.11.1.7]一個單位在20℃及pH6.0下20秒內從聯(lián)苯三酚形成1.0毫克紅格酚。
漆酶[EC 1.10.3.2]一個單位使用丁香醛連氮作為基底在3毫升反應體積中，在30℃，pH6.5，波長為0.001/min的530nm的條件下所產生的吸附差異。
過氧化氫酶[EC 1.11.1.6]一個單位表示在25℃，pH7下每分鐘降解1微摩爾過氧化氫。
通過酶氧化從陽離子瓜爾膠(羥丙基氯化三銨H1535-3，Hercules公司，Wilmington，特拉華州)中制備陽離子氧化瓜爾膠。在500毫升的錐形瓶中放入50毫升溶在pH7，并補加有0.5mM CuSO4的50mM磷酸鹽緩沖液中的1％陽離子瓜爾膠溶液。向瓜爾膠溶液中加入30微升培養(yǎng)了1分鐘的過氧化氫酶溶液(Reyonet S，50,000U/ml，Nagase)和2.5毫升半乳糖氧化酶溶液(20IU/ml，從并指樹狀發(fā)酵物(Dactylium dendroides fermentation)中分離，基本上如Tressel和Kossman，半乳糖氧化酶的簡單純化程序(A simple purificationprocedure for galactose oxidase)，Analytical Biochemistry，第105卷，第150-153頁(1980)中描述)與0.21毫升大豆過氧化物酶溶液(WileyOrganics，475U/ml)的預混物。為了適當的充氣，在培養(yǎng)皿環(huán)境溫度下，將瓜爾膠溶液放在160rpm振動的錐形瓶中(22℃)。反應5個小時后，形成固體凝膠狀氧化瓜爾膠。向凝膠中加入增加量的固體PEG6,000(BASF)，使最終PEG濃度為1、3和5％。在每次加入并用ultra turrax T25混合器(IKA Labortechnik；Jahne&Kunkel；Staufen，BRD)徹底混合之后，在Brookfield粘度計上測量混合物的粘度(3號轉子，60rpm，22℃)。測量結果總結于表5中。
表5

實施例6聚乙二醇對酶活性的影響實施例6表明在實施例7描述的ABTS分析系統(tǒng)中，聚乙二醇的存在對半乳糖氧化酶/辣根過氧化物酶酶組合活性僅有輕微的影響。在各種量的聚乙二醇存在下通過進行實施例7中所描述的標準半乳糖氧化酶分析，測量聚乙二醇20,000對半乳糖氧化酶活性的影響。在不同量的聚乙二醇存在下，環(huán)境溫度下預培養(yǎng)半乳糖氧化酶3個小時，然后加入含有相同量聚乙二醇的1毫升分析溶液中，使最終活性為1.34IU/ml。用純的緩沖液對照實驗確定相對活性。表6聚乙二醇20,000存在下半乳糖氧化酶的相對活性

實施例7測量半乳糖氧化酶活性的方法向1毫升的比色杯中移入1、960微升反應混合物，由溶解在50毫升pH7.0的0.05M的磷酸鉀緩沖溶液中的22毫克ABTS(2，2-N-連氮基-二-[3-乙基-苯噻唑啉磺酸酯]和5.4克半乳糖(Sigma)組成；2、15微升過氧化物酶溶液，由溶解在5毫升pH7.0的0.05M的磷酸鉀緩沖溶液中5毫升辣根過氧化物酶(200units/mg，Sigma)組成的過氧化物酶溶液；3、25毫升樣品溶液。
在分光光度計中的含量。從數據和以國際單位表達的活性來看，比色杯被瞬時混合，然后記錄405nm波長處的吸收變化，并根據標準計算方法計算n值。實施例8聚乙二醇對瓜爾膠氧化的影響實施例8表明加入到5％聚乙二醇20,000中的1％瓜爾膠能被有效地轉變成聚醛衍生物。0.2克中性瓜爾膠(Supercol U；Hercules公司，Wilmington，特拉華州)被加入到50毫升的塑料管中，塑料管中含有20毫升的50mM的磷酸鉀緩沖溶液，pH7.0，并且補加有0.5mMCuSO4和5％聚乙二醇20,000。完全混合合，將該溶液轉入250毫升的錐形瓶中，并且加入200微升的260.000IU/ml過氧化氫酶(牛肝，Boehringer Mannheim)。在酶反應之前，在旋轉振蕩器中振蕩瓜爾膠/聚乙二醇溶液(300rpm)；環(huán)境溫度，使溶液被空氣飽和。
在室溫下，用60U辣根過氧化物酶(200units/mg，Sigma)預培養(yǎng)30IU的半乳糖氧化酶約15分鐘。預培養(yǎng)期后，向瓜爾膠/聚乙二醇溶液中加入半乳糖氧化酶/HRP混合物。然后，在旋轉振蕩器(300rpm)上室溫培養(yǎng)反應混合物22小時。在22小時的培養(yǎng)后，通過在80℃的水浴中加熱20毫升反應混合物10分鐘來停止反應。像下面的實施例10中所描述的一樣，使用NaBD4還原方法確定所形成的醛水平。初始存在于樣品中的所有半乳糖殘余物的63％已經被轉化成6-醛基衍生物。實施例9聚乙二醇對瓜爾膠氧化的影響實施例9表明在包含加有5％干聚乙二醇20,000的1％瓜爾膠的混合物中，瓜爾膠半乳糖能夠有效地轉化成醛。0.2克干的Supercol U瓜爾膠被加入到50毫升的塑料管中，塑料管中含有20毫升的50mM的磷酸鉀緩沖溶液，pH7.0，并且補加有0.5mM CuSO4。該懸浮液被完全混合直到瓜爾膠完全水解和溶解。隨后加入1.0克聚乙二醇20,000并溶解入瓜爾膠溶液。然后，將該溶液轉入250毫升的錐形瓶中，并且加入200微升的260.000IU/ml過氧化氫酶(牛肝，BoehringerMannheim)。在酶反應之前，在旋轉振蕩器中振蕩瓜爾膠/聚乙二醇溶液(300rpm；環(huán)境溫度)，使溶液被空氣飽和。在室溫下用60單位的辣根過氧化物酶(200units/mg，Sigma)預培養(yǎng)30IU的半乳糖氧化酶約15分鐘。預培養(yǎng)期后，向瓜爾膠/聚乙二醇溶液中加入半乳糖氧化酶/HRP混合物。然后，在旋轉振蕩器(300rpm)上環(huán)境溫度培養(yǎng)反應混合物22小時。在培養(yǎng)22小時后，通過在80℃的水浴中加熱20毫升反應混合物10分鐘來停止反應。像下面的實施例10中所描述的一樣，使用NaBD4還原方法確定所形成的醛水平。初始存在于樣品中的所有半乳糖殘余物的95％已經被轉化成6-醛基衍生物。實施例10確定氧化棉子糖和氧化瓜爾膠中半乳糖6-醛的量實施例10提供了一種確定酶氧化瓜爾膠中半乳糖6-醛的量的方法。根據下面的程序確定氧化棉子糖和氧化瓜爾膠中半乳糖6-醛的量。氧化棉子糖或氧化瓜爾膠樣品用硼氘化鈉處理還原，并且第二次用硼氘化鈉水解和還原形成糖醇。用氣相色譜(GC)基線分離甘露糖和半乳糖的乙?；谴肌０肴樘呛桶肴樘?-醛的糖醇在相同停留時間洗脫。因為氘的結合不同，因而使用氣相色譜-質譜聯(lián)用儀(GC-MS)可以區(qū)分兩種半乳糖醇。還原的半乳糖含有一個氘原子(D1)，而還原的半乳糖6-醛則含有兩個氘原子(D2)?？紤]同位素效應和非氧化半乳糖的標記效率，用質量數187∶188，217∶218和289∶290計算樣品中的D1∶D2比，這用于測量含醛量。由NaBH4還原的瓜爾膠中計算同位素效應。用NaBD4還原瓜爾膠來確定瓜爾膠的標記效率。
方法使用硼氘化鈉(250微升10毫克/毫升NaBD4在2M NH3中，室溫，16小時)來用氘標記50微升110mM的棉子糖和50微升110mM的氧化棉子糖，接著水解(0.5毫升三氟乙酸，120℃1小時)，再用NaBD4第二次還原(250微升10毫克/毫升NaBD4在2M NH3中，30℃1小時)。殘留物用乙?；苌?3毫升乙酸酐，0.45毫升甲基咪唑，30℃30分鐘)，并且用配備具有無縫注射器(無縫時間60秒)的DB-1柱(60米×0.25 I.D.×0.253米膜厚，70-280℃，4℃/分鐘，280℃5分鐘)的GC-MS(帶EI裂解的HP5890 GC HP5972系列MSD)分析。
200微升0.3％的氧化瓜爾膠按對棉子糖描述的分析來分析。實施例11不同聚乙二醇濃度下瓜爾膠和棉子糖的酶氧化效率實施例11說明了不同濃度的瓜爾膠/聚乙二醇混合物中瓜爾膠的酶氧化效率。
實施例11包括隨著實施例8和9中描述的標準程序進行的不同反應條件下實施的大量瓜爾膠和棉子糖氧化。水合方法指定了聚乙二醇和瓜爾膠加入水相中的的次序，G6P代表干瓜爾膠加入含水聚乙二醇溶液中以及P6G代表干聚乙二醇加入含水瓜爾膠糊狀物中。用NaBD4還原方法測量瓜爾膠的醛含量。酶產率定義為每IU的半乳糖氧化酶所產生的醛量[Fmol]。
表7 Supercol U和棉子糖在聚乙二醇混合物中氧化的實施例




實施例12聚乙二醇存在下理氧化陽離子瓜爾膠在10升的容器中，制備5升pH值為7的50mM的磷酸鉀緩沖溶液。在攪拌溶液下，加入25毫克CuSO4。向緩沖溶液中加入50克PEG6000(BASF，Ludwigshafen，德國)，并用機械攪拌器攪拌至PEG完全溶解。然后，向溶液中加入50克陽離子瓜爾膠(N-Hance 3198，Hercules公司，Wilmington，DE)，進一步攪拌至組合物呈均相。所制備的混合物包含1％wv陽離子瓜耳膠和1％w/v PEG 6000。再向溶液中加入1.5毫升過氧化物酶(Reyonet S，Nagase，日本，50.000U/ml)。然后，將瓜爾膠混合物倒入7升的發(fā)酵罐中(Biocontroler ADI 1030，Applicon，Schiedam，荷蘭)。調節(jié)攪拌器的速度為1200rpm，并以1.277l/min的速率用壓縮空氣鼓泡溶液。制備125毫升半乳糖氧化酶制劑(20IU/ml，來自并指樹狀發(fā)酵物(Dactylium dendroides fermentation))和10.53毫升黃豆過氧化物酶溶液(Wiley Organics，475U/ml)，并培養(yǎng)5分鐘，然后將混合物加入發(fā)酵罐中。在環(huán)境溫度攪拌下反應混合物被鼓泡5個小時，從而進行氧化反應。
反應5個小時后，在溫和攪拌下緩慢將發(fā)酵罐中的混合物倒入含有5升異丙醇的10升容器中?；旌衔镌贁嚢?小時，然后沉淀的氧化陽離子瓜爾膠被放置過夜。使用Biichner漏斗在Whatman-1濾紙上過濾回收反應產物。收集的沉淀用1升50％的異丙醇水溶液洗滌兩次。洗滌后的產物于環(huán)境溫度和壓力下在通風廚中干燥過夜。
在篩子尺寸逐漸降低的Retsch DR100研磨機上研磨干產物，開始截面大小為0.8毫米，最終截面大小下降到0.15毫米。通過將稱重的樣品放在30℃的真空干燥箱中保持16個小時，確定干燥并研磨的材料的總固體量。用實施例10中描述的還原方法測量轉化率，轉化率以干產物計算為38％。實施例13聚乙二醇存在下氧化陽離子瓜爾膠的制備在250毫升燒杯中，制備200毫升pH值為7的50mM的磷酸鉀緩沖溶液，并且補加50mM CuSO4。向緩沖溶液中加入10克PEG6000(BASF，Ludwigshafen，德國)，并用機械攪拌器攪拌至PEG完全溶解。然后，向溶液中加入10克陽離子瓜爾膠(N-Hance 3198，Hercules公司，Wilmington，DE)，進一步攪拌至組合物呈均相。所制備的混合物包含5％wv陽離子瓜爾膠和5％w/v PEG6000。再向溶液中加入60毫升過氧化氫酶(Reyonet S，Nagase，日本，50.000U/ml)。
制備75毫升半乳糖氧化酶制劑(20IU/ml，來自并指樹狀發(fā)酵物(Dactylium dendroides fermentation))和6.32毫升黃豆過氧化物酶溶液(Wiley Organics，475U/ml)，并培養(yǎng)5分鐘，然后將混合物加入反應混合物中。反應混合物被倒入1升的錐形瓶中，并在300rpm下在培養(yǎng)箱中振蕩5小時。
反應5個小時后，在溫和攪拌下緩慢將錐形瓶中的混合物倒入含有200毫升異丙醇的1升燒杯中?；旌衔镌贁嚢?小時，然后沉淀的氧化陽離子瓜爾膠被放置過夜。使用Buechner漏斗在Whatman-1濾紙上過濾回收反應產物。收集的沉淀用50毫升50％的異丙醇水溶液洗滌兩次。洗滌后的產物于環(huán)境溫度和壓力下在通風廚中干燥過夜。
在帶有尺寸逐漸降低的篩子的Retsch DR100研磨機上研磨干產物，開始截面大小為0.8毫米，最終截面大小下降到0.15毫米。通過將稱重的樣品放在30℃的真空干燥箱中保持16個小時，確定干燥并研磨的材料的總固體量。用實施例10中描述的還原方法測量轉化率，轉化率以干產物計算為30％。實施例14聚乙二醇存在下氧化陽離子瓜爾膠的制備在250毫升燒杯中，制備100毫升pH值為7的50mM的磷酸鉀緩沖溶液，并且補加50mM CuSO4。向緩沖溶液中加入3.5克PEG6000(BASF，Ludwigshafen，德國)，并用機械攪拌器攪拌至PEG完全溶解。然后，向溶液中加入3.5克陽離子瓜爾膠(N-Hance 3198，Hercules公司，Wilmington，DE)，進一步攪拌至組合物呈均相。所制備的混合物包含3.5％wv陽離子瓜耳膠和3.5％w/v PEG6000。再向溶液中加入15.75毫升過氧化氫酶(Reyonet S，Nagase，日本，50.000U/ml)。
制備19.7毫升半乳糖氧化酶制劑(20IU/ml，來自并指樹狀發(fā)酵物(Dactylium dendroides fermentation))和1.66毫升黃豆過氧化物酶溶液(Wiley Organics，475U/ml)，并培養(yǎng)5分鐘，然后將混合物加入反應混合物中。反應混合物被倒入500毫升的錐形瓶中，并在300rpm下在培養(yǎng)箱中振蕩5小時。
反應5個小時后，在溫和攪拌下緩慢將錐形瓶中的混合物倒入含有100毫升異丙醇的1升的燒杯中?；旌衔镌贁嚢?小時，然后沉淀的氧化陽離子瓜爾膠被放置過夜。使用Buechner漏斗在Whatman-1濾紙上過濾回收反應產物。收集的沉淀用50毫升50％的異丙醇水溶液洗滌4次。洗滌后的產物于環(huán)境溫度和壓力下在通風廚中干燥過夜。在篩子尺寸逐漸降低的Retsch DR100研磨機上研磨干產物，開始截面大小為0.8毫米，最終截面大小下降到0.15毫米。通過將稱重的樣品放在30℃的真空干燥箱中保持16個小時，確定干燥并研磨的材料的總固體量。用實施例10中描述的還原方法測量轉化率，轉化率以干產物計算為28％。實施例15將實施例12、13和14中的產物用作紙中的強度添加劑為了應用測試前面實施例描述的合成產物，以下面的方式制備這些產物的0.3％w/v的溶液在200毫升自來水中分散600毫克氧化的產物。然后，通過逐滴加入濃鹽酸來調節(jié)pH值為5.4。再將溶液倒入配備恒溫樣品容器的Warring混合器中，并保持90℃的溫度。在19500rpm下混合溶液10分鐘，然后冷卻至室溫。按這種方法制備的溶液是透明且高粘性的溶液。造紙程序從熱機紙漿/軟木材混合物(Rygene-Smith&Thommesen TMP225，ex M&M Board Mill，Eerbeek，荷蘭；OULU-松ECF軟木紙漿，Berghuizer Mill，荷蘭)制備紙漿。所使用加工水含有100ppm的CaCO3硬度、50ppm的CaCO3堿度并且pH值為7.0-7.5。水溫是環(huán)境溫度。在荷蘭氏打漿機(Hollander beater)上混合之前，兩種紙漿被精煉。12千克重量稠度為2.2％的TMP被精煉10分鐘至打漿度為47°SR。12千克重量稠度為2.16％的軟木漿被精煉29分鐘至打漿度為26°SR。在Noble&Wood手抄紙造紙機上制造克數為每平方米50克的手抄紙。白水的pH值為7-7.5。濕壓后紙的固體含量為32.1％，在干燥筒上的接觸時間為105℃下41秒，并且紙的最終含水量為3.8％。瓜爾膠溶液被加入到手抄紙機床上的配漿箱中。紙測試紙的厚度用Messmer Buechel測微計(M372200型)測量。拉伸強度用Zwick強力試驗儀測量，十字頭速度為每分鐘20毫米，紙以單層使用且寬為15毫米。對于濕拉力試驗，在測試前紙被浸在軟化水中1分鐘。所有測試在23℃和50％的相對濕度下進行。在測試前紙在這些條件下老化1周。強度測試結果總結于下面的表8中。
表8

實施例16不同溫度和混合時間下氧化瓜爾膠的溶解實施本實施例描述的實驗來確定溶解氧化陽離子瓜爾膠的優(yōu)選混合和溫度條件。用兩種氧化陽離子瓜爾膠進行試驗，一種含有50％的醛基(樣品A)，另一種含有35％的醛基(樣品B)?；旧习磳嵤├?2所描述，在1％陽離子瓜爾膠(N-Hance 3198；Hercules公司，Wilmington，特拉華州)和1％PEG6000(BASF)溶液中制備兩種干燥的氧化陽離子瓜爾膠樣品。干燥的氧化陽離子瓜爾膠樣品被加入自來水中，使最終濃度為0.1％(w/v)，并且在不同溫度(50，70和90℃)下在Warring混合器的混合位置6(7中)混合。證明所選擇的濃度0.1％(w/v)對實施例18中所描述的尺寸排阻色譜法(SEC)分析是最適合的。使用實施例10中所描述的程序確定這些樣品中的醛基百分數。
在混合器中混合后，樣品被過濾通過0.45微米的過濾器(Schleicher&Schuell，Spartan 13/20)，得到溶解的部分，該部分用尺寸排阻色譜法(SEC)分析來測量溶解的氧化陽離子瓜爾膠的量。折光指數(RI)檢測器和粘度檢測器這兩個檢測器被連接到SEC上。選擇檢測RI峰面積來測量溶解的氧化陽離子瓜爾膠的量。使用HPAEC-PAD測定的甘露糖濃度通過一種獨立的可選擇方法(參見實施例19)確定溶液中陽離子氧化瓜爾膠的量。
表9表示了不同混合時間和溫度下樣品pH值的變化。
表9不同時間和溫度下混合后樣品A和樣品B的pH值

按實施例10描述的還原方法確定的樣品A和B的結果(醛的百分數)分別表示在圖1和圖2中。樣品A和B的SEC數據分別表示在圖3和圖4中。圖5表示產物從RI面積計算的溶液中醛基百分數對混合時間和溫度的函數。圖6表示SEC分析(RI面積)和HPAEC分析(每升樣品A中的Fmol甘露糖)的比較(同樣對樣品B進行這種比較，但是由于在樣品中溶解有更多的氧化瓜爾膠，所以糖的含量太高，并且甘露糖的濃度落在標準曲線之外，從而導致不正確的測量)。
圖1和2的結果表明溫度越高，溶解的瓜爾膠越多。但是，從圖3和圖4中可以看出在較高溫度下幾乎沒有留下醛基。應該注意這些樣品的pH值約為9.0。從圖1到圖5的數據可得出結論70℃下，在混合位置6(7中)，在Warring混合器中30分鐘是最優(yōu)選的。(但是，應該注意這些實驗中沒有控制pH值。下面的實施例(實施例17)表明控制pH值導致了在最優(yōu)操作條件內的變化)圖6表示了在使用0.1％濃度的氧化瓜爾膠時，消耗時間的HPAEC分析和SEC分析間的良好比較。但是，對0.5％氧化瓜爾膠溶液的SEC分析(70℃溶解在混合器中30分鐘)表現(xiàn)出非常低的RI面積。因此，在這么高的氧化瓜爾膠濃度下分析是優(yōu)選的。為了重新確證需要相對高剪切的混合器，進行一個簡單的試驗。在此簡單試驗中，用Warring混合器。機械攪拌器和磁力攪拌器溶解氧化瓜爾膠樣品。試驗條件是30分鐘和70℃。圖7表示了試驗的結果，結果表明Warring混合器比機械攪拌器或磁力攪拌器更大程度地溶解了氧化瓜爾膠樣品。
因此，從本實施例可以得出結論陽離子氧化瓜爾膠的溶解性取決于含醛量、溫度、pH、剪切力和混合器的混合時間。明顯地，假定pH可以變化，在自來水中溶解具有30-35％醛基的0.1％陽離子氧化瓜爾膠樣品，制備1％瓜爾膠和1％PEG的最優(yōu)條件是70℃且使用混合器混合30分鐘。實施例17氧化瓜爾膠的溶解隨pH的變化實施本實施例來確定pH值變化時溶解陽離子氧化瓜爾膠的最優(yōu)條件。在本實施例中，適當量的陽離子氧化瓜爾膠被加入到自來水中，得到0.1％的溶液。然后，在磁力攪拌器的攪拌下用幾滴1M的HCl來調節(jié)溶液的pH值。再將調節(jié)了pH值的溶液倒入Warring混合器中，并保持溫度為90℃?；旌蠒r間在5到10分鐘間變化。所使用的樣品用1％瓜爾膠(N-Hance 3198)和1％PEG6000來制備。用實施例10中描述的還原方法來測量干燥產物中的醛基百分數?；旌虾螅瑯悠酚肧EC和實施例10中描述的還原方法分析。SEC生成的RI數據用于測量溶解的陽離子氧化瓜爾膠。溶解后的醛基百分數用實施例10中描述的還原方法測量。圖8表示溶解在自來水中具有35％醛基的0.1％陽離子氧化瓜爾膠在混合溫度90℃下，不同pH值和混合時間下的RI面積。圖9表示溶解在自來水中的0.1％樣品(具有35％醛基)在混合溫度90℃下，不同pH值和混合時間下的醛基百分數。(此樣品溶解在pH值6.3下并混合10分鐘，其分析沒有完成，所以沒有表示出數據)圖10表示在混合溫度90℃下，給定的不同pH值和混合時間下產物的RI面積和醛基百分數。
從本實施例可以得出結論在高剪切和90℃的溫度下混合期間用酸滴酸化自來水中的樣品似乎能保護溶解的陽離子氧化瓜爾膠的醛基。當pH值高于7時，溶解的陽離子氧化瓜爾膠中的醛基百分數劇烈降低。在混合5分鐘和10分鐘間陽離子氧化瓜爾膠的溶解也有很大的差異。更長的混合時間表現(xiàn)為能溶解更多的陽離子氧化瓜爾膠而不會影響醛基的百分含量。
因此，明顯地，當考慮pH值、溫度和混合時間時，溶解陽離子氧化瓜爾膠的最優(yōu)條件是1)在酸化到pH值為5.4的自來水中溶解氧化瓜爾膠；2)使用高剪切和強烈湍流混合器(Warring攪拌器)在90℃的溫度下混合10分鐘。實施例18用尺寸排阻色譜法(SEC)測量溶解的瓜爾膠在具有真空脫氣裝置的惠普(Hewlett Packard)1050系統(tǒng)上進行SEC分析。該系統(tǒng)配備有TSK凝膠柱裝置PWXL guard，G2500PWXL和G3000PWXL(TOSOHAAS)。柱加熱爐的溫度是40℃。洗脫劑是用氫氧化鈉(Baker，7067)調節(jié)pH值為4.4的0.1M乙酸(Merck)溶液。注入100微升樣品。在每分鐘0.8毫升的流速下進行分離。用90度的激光散射檢測器(Viscotek T60A型)、粘度檢測器(Viscotek T60A型)和折光指數檢測器(惠普1047A)檢測化合物。用Viscotek軟件計算氧化瓜爾膠峰的折光指數面積，并用作確定溶液中聚合物量的相對數量。該面積與樣品中甘露糖的量相比較。實施例19用HPAEC-PAD測量溶解的瓜爾膠使用HPAEC-PAD并結合甲醇分解和TFA水解來確定濾液中甘露糖的含量。用移液管向螺旋帽試管中移入250微升樣品(濾液)，并且用N2氣體蒸發(fā)干燥樣品。干燥的樣品通過在氮氣下加入0.5毫升2M的甲醇鹽酸溶液(Supelco，3-3050)來初次水解。然后，試管被密封并用油浴在80℃下培養(yǎng)16小時。冷卻后，樣品用氮氣流干燥。通過加入0.5毫升2M的三氟乙酸溶液(Acros，13972-1000)進行第二次水解。樣品被加熱到121℃并培養(yǎng)1小時。冷卻后，使用氮氣流蒸發(fā)樣品至干燥。然后，樣品溶解在200微升的乙酸鹽緩沖溶液中(0.05M乙酸鈉，pH＝5)，并且放入小瓶中，進行HPAEC分析。制作甘露糖(Aeros，15.060.0250)的標準曲線用于定量分析。與樣品一樣，對五等份不同的200毫升水中含14.9毫克甘露糖(99％)的貯藏溶液進行水解步驟。標準甘露糖溶液的體積為200、100、70、40和10微升，相應的最終濃度分別為409.3、204.7、143.3、81.9和20.53mol/L甘露糖。HPAEC裝置由GP40梯度泵、AS3500自動進樣器和帶有金電極(Dionex，Breda，荷蘭)的ED40電化學檢測器(PAD)組成。20微升樣品在室溫下被注入CarboPac PA1柱(Dionex)。使用由Milli Q水(Millipore)制備的三種洗脫劑組合梯度以1mL/min的流速來進行分離。洗脫劑A從50％氫氧化鈉溶液(Baker，7067)制備的0.1M氫氧化鈉；洗脫劑B0.1M NaOH和1M的乙酸鈉(Merck，1.06268.1000)；洗脫劑CMilli Q水。洗脫劑用氦氣脫氣。下面的梯度用于NaOH0-20分鐘，20mM NaOH；20-35分鐘，100mM NaOH；35-50分鐘，20mM NaOH。同時NaAc的梯度為0-21分鐘，0M；21-30分鐘，0-300mM；30.01-35分鐘，1000mM NaAc；35.01-50分鐘，0M。
使用帶有金工作電極和Ag/AgCl參比電極(Dionex)的脈沖安培計型的脈沖電化學檢測器(PAD)來監(jiān)測洗脫液，在T1 0.4秒，T2 0.2秒，T3 0.4秒的時間段使用的電壓分別為E1 0.1V，E2 0.65V和E3B0.1V。用Peaknet軟件版本4.2(Dionex)收集數據。
如果半乳糖和甘露糖的比例已知，可以從樣品中存在的甘露糖的量來計算氧化瓜爾膠的量。實施例10中描述的還原方法對瓜爾膠衍生物的分析表明該比例接近于1∶2。實施例20研究二(乙二醇)單丁酯作為粘度降低劑在機械攪拌器的攪拌下，向200毫升氧化瓜爾膠溶液(1％陽離子氧化瓜爾膠，N-Hance 3198，Hercules公司，Wilmington，特拉華州，35％醛)中加入10.4克二(乙二醇)單丁酯(Acros)。在攪拌過夜后沒有觀察到粘度的降低或兩相系統(tǒng)的形成。
通過代替那些在先前實施例中使用的本發(fā)明一般性和具體性描述的組分和/或操作條件，可以同樣成功地重復先前的實施例。從前面的描述中，本領域技術人員可以容易地確定本發(fā)明的本質特征，而不會背離本發(fā)明的精神和范圍，并且他們能夠對本發(fā)明進行許多改變和修改從而適應不同的劑量和條件。
權利要求
1.一種降低含水多糖組合物粘度的方法，其包括將含水組合物與非水粘度降低劑結合，其中所述組合物的含水量至少約為40重量％。
2.如權利要求1的方法，其中所述多糖包括糖膠。
3.如權利要求2的方法，其中所述組合物的含水量至少約為50重量％。
4.如權利要求2的方法，其中所述組合物的含水量至少約為80重量％。
5.如權利要求2的方法，其中所述組合物的含水量至少約為85重量％。
6.如權利要求2的方法，其中所述糖膠至少包括一種選自以下組中的物質瓊脂、瓜爾膠、黃原酸膠、阿拉伯樹膠、果膠、羧甲基纖維素、乙基纖維素、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丙基纖維素、以及它們的混合物。
7.如權利要求6的方法，其中所述糖膠包括瓜爾膠。
8.如權利要求2的方法，其中所述糖膠包括氧化糖膠。
9.如權利要求8的方法，其中所述氧化糖膠包括氧化瓜爾膠。
10.如權利要求2的方法，其中所述粘度降低劑至少包括聚乙二醇及其混合物之一。
11.如權利要求2的方法，其中所述粘度降低劑至少包括一種聚乙二醇。
12.如權利要求11的方法，其中所述至少一種聚乙二醇具有從約1,000到約50,000道爾頓的分子量。
13.如權利要求11的方法，其中所述至少一種聚乙二醇具有高于約1,000道爾頓的分子量。
14.如權利要求2的方法，其中與將多糖組合物和粘度降低劑結合前的多糖組合物相比，所述含水組合物的粘度至少降低約90％。
15.如權利要求2的方法，其中與將多糖組合物和粘度降低劑結合前的多糖組合物相比，所述含水組合物的粘度至少降低約50％。
16.如權利要求2的方法，其中與將多糖組合物和粘度降低劑結合前的多糖組合物相比，所述含水組合物的粘度至少降低約30％。
17.如權利要求2的方法，其中與將多糖組合物和粘度降低劑結合前的多糖組合物相比，所述含水組合物的粘度至少降低約10％。
18.一種降低含水多糖組合物粘度的方法，其包括以形成含連續(xù)相和非連續(xù)相的兩相系統(tǒng)的有效量將粘度降低劑與多糖組合物結合。
19.如權利要求18的方法，其中所述多糖包括糖膠。
20.如權利要求19的方法，其中所述連續(xù)相富含粘度降低劑，而非連續(xù)相富含多糖。
21.如權利要求19的方法，其中與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，所述含水組合物的粘度至少降低約90％。
22.如權利要求19的方法，其中與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，所述含水組合物的粘度至少降低約50％。
23.如權利要求19的方法，其中與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，所述含水組合物的粘度至少降低約30％。
24.如權利要求19的方法，其中與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，所述含水組合物的粘度至少降低約10％。
25.如權利要求19的方法，其中所述多糖是糖膠并且所述粘度降低劑至少包括一種聚乙二醇。
26.如權利要求25的方法，其中所述至少一種聚乙二醇具有高于約1,000道爾頓的分子量。
27.如權利要求19的方法，其中所述組合物的含水量至少約為40重量％。
28.如權利要求19的方法，其中所述組合物的含水量至少約為50重量％。
29.如權利要求19的方法，其中所述組合物的含水量至少約為80重量％。
30.如權利要求19的方法，其中所述組合物的含水量至少約為85重量％。
31.如權利要求19的方法，其中所述糖膠至少包含從下列物質組中所選擇的物質之一瓊脂、瓜爾膠、黃原酸膠、阿拉伯樹膠、果膠、羧甲基纖維素、乙基纖維素、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丙基纖維素、以及它們的混合物。
32.如權利要求31的方法，其中所述糖膠包括瓜爾膠。
33.如權利要求19的方法，其中所述糖膠包括氧化糖膠。
34.如權利要求33的方法，其中所述氧化糖膠包括氧化瓜爾膠。
35.如權利要求19的方法，其中所述粘度降低劑至少包括聚乙二醇及其混合物之一。
36.如權利要求35的方法，其中所述粘度降低劑至少包括一種聚乙二醇。
37.如權利要求36的方法，其中所述至少一種聚乙二醇具有高于約1,000道爾頓的分子量。
38.一種降低含水多糖組合物粘度的方法，其包括將所述含水組合物與有效量的非水粘度降低劑結合，使得多糖組合物的粘度與不含粘度降低劑的多糖組合物粘度相比至少降低約10％。
39.如權利要求38的方法，其中所述多糖包括糖膠。
40.如權利要求39的方法，其中與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，所述含水組合物的粘度至少降低約30％。
41.如權利要求39的方法，其中與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，所述含水組合物的粘度至少降低約50％。
42.如權利要求39的方法，其中與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，所述含水組合物的粘度至少降低約90％。
43.如權利要求39的方法，其中所述組合物的含水量至少約為40重量％。
44.如權利要求39的方法，其中所述組合物的含水量至少約為50重量％。
45.如權利要求39的方法，其中所述組合物的含水量至少約為80重量％。
46.如權利要求39的方法，其中所述組合物的含水量至少約為85重量％。
47.如權利要求39的方法，其中所述糖膠至少包括一種選自以下組中的物質瓊脂、瓜爾膠、黃原酸膠、阿拉伯樹膠、果膠、羧甲基纖維素、乙基纖維素、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丙基纖維素、以及它們的混合物。
48.如權利要求47的方法，其中所述糖膠包括瓜爾膠。
49.如權利要求39的方法，其中所述糖膠包括氧化糖膠。
50.如權利要求49的方法，其中所述氧化糖膠包括氧化瓜爾膠。
51.如權利要求39的方法，其中所述粘度降低劑至少包括聚乙二醇及其混合物之一。
52.如權利要求39的方法，其中所述粘度降低劑至少包括一種聚乙二醇。
53.如權利要求52的方法，其中所述至少一種聚乙二醇具有從約1,000到約50,000道爾頓的分子量。
54.如權利要求52的方法，其中所述至少一種聚乙二醇具有高于約1,000道爾頓的分子量。
55.一種包含多糖和非水粘度降低劑的含水組合物，其中該組合物的含水量至少約為40重量％。
56.如權利要求55的組合物，其中所述多糖包括糖膠。
57.如權利要求56的組合物，其中所述組合物的含水量至少約為50重量％。
58.如權利要求56的組合物，其中所述組合物的含水量至少約為80重量％。
59.如權利要求56的組合物，其中所述組合物的含水量至少約為85重量％。
60.如權利要求56的組合物，其中所述糖膠至少包括一種選自以下組中的物質瓊脂、瓜爾膠、黃原酸膠、阿拉伯樹膠、果膠、羧甲基纖維素、乙基纖維素、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丙基纖維素、以及它們的混合物。
61.如權利要求60的組合物，其中所述糖膠包括瓜爾膠。
62.如權利要求61的組合物，其中所述糖膠包括氧化糖膠。
63.如權利要求62的組合物，其中所述氧化糖膠包括氧化瓜爾膠。
64.如權利要求56的組合物，其中所述粘度降低劑至少包括聚乙二醇及其混合物之一。
65.如權利要求56的組合物，其中所述粘度降低劑至少包括一種聚乙二醇。
66.如權利要求65的組合物，其中所述至少一種聚乙二醇具有從約1,000到約50,000道爾頓的分子量。
67.如權利要求65的組合物，其中所述至少一種聚乙二醇具有高于約1,000道爾頓的分子量。
68.如權利要求65的組合物，其進一步包含能氧化糖膠的組分。
69.如權利要求56的組合物，其中與不含粘度降低劑的多糖組合物粘度相比，所述含水組合物的粘度至少降低約90％。
70.如權利要求56的組合物，其中與不含粘度降低劑的多糖組合物粘度相比，所述含水組合物的粘度至少降低約50％。
71.如權利要求56的組合物，其中與不含粘度降低劑的多糖組合物粘度相比，所述含水組合物的粘度至少降低約30％。
72.如權利要求56的組合物，其中與不含粘度降低劑的多糖組合物粘度相比，所述含水組合物的粘度至少降低約10％。
73.一種包含多糖、含水溶劑和粘度降低劑的組合物，其中含水多糖組合物與有效量的粘度降低劑結合，從而形成含有連續(xù)相和非連續(xù)相的兩相系統(tǒng)。
74.如權利要求73的組合物，其中所述多糖包括糖膠。
75.如權利要求74的組合物，其中所述連續(xù)相富含粘度降低劑，而所述非連續(xù)相富含多糖。
76.如權利要求74的組合物，其中與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，所述含水組合物的粘度至少降低約90％。
77.如權利要求74的組合物，其中與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，所述含水組合物的粘度至少降低約50％。
78.如權利要求74的組合物，其中與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，所述含水組合物的粘度至少降低約30％。
79.如權利要求74的組合物，其中與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，所述含水組合物的粘度至少降低約10％。
80.如權利要求74的組合物，其中所述多糖是糖膠并且粘度降低劑至少包括一種聚乙二醇。
81.如權利要求80的組合物，其中所述至少一種聚乙二醇具有高于約1,000道爾頓的分子量。
82.如權利要求74的組合物，其中所述組合物的含水量至少約為40重量％。
83.如權利要求74的組合物，其中所述組合物的含水量至少約為50重量％。
84.如權利要求74的組合物，其中所述組合物的含水量至少約為80重量％。
85.如權利要求74的組合物，其中所述組合物的含水量至少約為85重量％。
86.如權利要求74的組合物，其中所述糖膠至少包含從下列物質組中所選擇的物質之一瓊脂、瓜爾膠、黃原酸膠、阿拉伯樹膠、果膠、羧甲基纖維素、乙基纖維素、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丙基纖維素、以及它們的混合物。
87.如權利要求86的組合物，其中所述糖膠包括瓜爾膠。
88.如權利要求74的組合物，其中所述糖膠包括氧化糖膠。
89.如權利要求88的組合物，其中所述氧化糖膠包括氧化瓜爾膠。
90.如權利要求74的組合物，其中所述粘度降低劑至少包括聚乙二醇及其混合物之一。
91.如權利要求90的組合物，其中所述粘度降低劑至少包括一種聚乙二醇。
92.如權利要求91的組合物，其中所述至少一種聚乙二醇具有高于約1,000道爾頓的分子量。
93.如權利要求91的組合物，其中所述至少一種聚乙二醇具有從約200到8,000,000道爾頓的分子量。
94.一種用于降低含水多糖組合物粘度的組合物，其包括結合有效量的非水粘度降低劑，使得該多糖組合物的粘度與不含粘度降低劑的多糖組合物粘度相比至少降低約10％。
95.如權利要求94的組合物，其中所述多糖包括糖膠。
96.如權利要求95的組合物，其中與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，所述含水組合物的粘度至少降低約30％。
97.如權利要求95的組合物，其中與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，所述含水組合物的粘度至少降低約50％。
98.如權利要求95的組合物，其中與不含粘度降低劑的多糖組合物的粘度相比，所述含水組合物的粘度至少降低約90％。
99.如權利要求95的組合物，其中所述多糖是糖膠并且粘度降低劑至少包括一種聚乙二醇。
100.如權利要求95的組合物，其中所述至少一種聚乙二醇具有高于約1,000道爾頓的分子量。
101.如權利要求95的組合物，其中所述至少一種聚乙二醇具有從約200到8,000,000道爾頓的分子量。
102.如權利要求95的組合物，其中所述組合物的含水量至少約為40重量％。
103.如權利要求95的組合物，其中所述組合物的含水量至少約為50重量％。
104.如權利要求95的組合物，其中所述組合物的含水量至少約為80重量％。
105.如權利要求95的組合物，其中所述組合物的含水量至少約為85重量％。
106.如權利要求95的組合物，其中所述糖膠至少包括一種選自以下組中的物質瓊脂、瓜爾膠、黃原酸膠、阿拉伯樹膠、果膠、羧甲基纖維素、乙基纖維素、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丙基纖維素、以及它們的混合物。
107.如權利要求106的組合物，其中所述糖膠包括瓜爾膠。
108.如權利要求107的組合物，其中所述糖膠包括氧化糖膠。
109.如權利要求108的組合物，其中所述氧化糖膠包括氧化瓜爾膠。
110.如權利要求109的組合物，其中所述粘度降低劑至少包括聚乙二醇及其混合物之一。
111.如權利要求110的組合物，其中所述粘度降低劑至少包括一種聚乙二醇。
112.如權利要求111的組合物，其中所述至少一種聚乙二醇具有高于約1,000道爾頓的分子量。
113.一種氧化糖膠的方法，其包括在有效氧化糖膠的條件下將糖膠、含水溶劑、非水粘度降低劑和氧化性組分結合。
114.如權利要求113的方法，其中所述氧化性組分包括一種選自以下組中的物質重鉻酸鉀、高錳酸鉀及其混合物。
115.如權利要求113的方法，其中所述氧化性組分包括金屬催化劑和過氧化氫。
116.如權利要求113的方法，其中所述氧化性組分包括半乳糖氧化酶。
117.如權利要求113的方法，其中所述組合物進一步包括過氧化氫酶。
118.一種重新溶解固體氧化糖膠的方法，其包括在有效地使重新溶解的組合物pH值低于約7的條件下，將含水溶劑與氧化糖膠結合。
119.如權利要求118的方法，其中所述固體氧化糖膠具有低于60％的含水量。
120.如權利要求118的方法，其中所述重新溶解的組合物的pH值低于約6。
121.如權利要求118的方法，其中所述重新溶解的組合物的pH值低于約5。
122.如權利要求118的方法，其中所述重新溶解的組合物的pH值約為5.4。
123.如權利要求118的方法，其中所述重新溶解的組合物的pH值在約4到約7的范圍內。
124.如權利要求118的方法，其進一步包括加熱已結合的固體氧化糖膠和含水溶劑。
125.如權利要求124的方法，其中所得重新溶解的組合物的溫度為90℃。
126.如權利要求124的方法，其中所得重新溶解的組合物的溫度高于80℃。
127.如權利要求124的方法，其中所得重新溶解的組合物的溫度在約65℃到約115℃的范圍內。
128.如權利要求118的方法，其進一步包括在已結合的固體氧化糖膠和含水溶劑中增加能有效產生湍流的剪切。
129.如權利要求118的方法，其進一步包括同時增加剪切和加熱結合的固體氧化糖膠和含水溶劑。
130.如權利要求129的方法，其中所得重新溶解的組合物的溫度為90℃并且pH值低于約6。
131.如權利要求118的方法，其中所述重新溶解的氧化糖膠的含醛量至少包括約70％的原氧化糖膠的含醛量。
132.如權利要求118的方法，其中重新溶解的氧化糖膠的含醛量至少包括約80％的原氧化糖膠的含醛量。
133.如權利要求118的方法，其中所述重新溶解的氧化糖膠的含醛量至少包括約90％的原氧化糖膠的含醛量。
134.如權利要求118的方法，其中所述重新溶解的氧化糖膠的含醛量基本上與原氧化糖膠的含醛量相同。
135.如權利要求118的方法，其中所述糖膠包括氧化瓜爾膠。
136.如權利要求118的方法，其中所得含水組合物具有對于可泵抽組合物來說足夠低的粘度。
137.如權利要求118的方法，其中所得溶液中的氧化瓜爾膠的濃度低于10％w/v。
138.如權利要求118的方法，其中所得溶液中的氧化瓜爾膠的濃度低于5％(w/v)。
139.如權利要求118的方法，其中所得溶液中的氧化瓜爾膠的濃度低于1.5％w/v。
全文摘要
降低含水多糖組合物粘度的方法，其包括將含水組合物與非水粘度降低劑結合。尤其是用于降低含水糖膠組合物粘度的方法。具體而言，是降低含水多糖組合物的方法，其包括以有效形成兩相系統(tǒng)的量使粘度降低劑與多糖組合物結合。本發(fā)明還描述了根據前述方法制造的產品。包含多糖和非水粘度降低劑的含水組合物，其中組合物的含水量至少約為40重量％。包含多糖和非水粘度降低劑的含水組合物，其中組合物的粘度降低至少10％。重新溶解固體氧化糖膠的方法，包括在有效地使重新溶解的組合物pH值低于約7的條件下，將含水溶劑與氧化糖膠結合。
文檔編號C08B37/00GK1468261SQ01816797
公開日2004年1月14日 申請日期2001年8月1日 優(yōu)先權日2000年8月3日
發(fā)明者羅納爾德·布辛克, 艾爾弗雷德·J·哈恩德里克曼, 米夏埃拉·霍夫鮑爾, 希爾克·謝伊爾德·德弗里斯, 桑德拉·貝雷爾里克－弗朗謝恩, 謝伊爾德 德弗里斯, 貝雷爾里克-弗朗謝恩, 拉 霍夫鮑爾, 羅納爾德 布辛克, 雷德 J 哈恩德里克曼 申請人:赫爾克里士公司