專利名稱：具有天然結(jié)構(gòu)甲殼素的制備方法及產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有天然結(jié)構(gòu)甲殼素的制備方法及其產(chǎn)品。
甲殼素，英文名Chitin，又名蟹殼素，化學(xué)名聚乙酰氨基葡萄糖，是自然界生物的重要組成部分，廣泛存在于節(jié)肢動物(如蝦、蟹的殼)和真菌的細(xì)胞壁中，來源豐富。其分子式為(C8H13NO5)n，已報道的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為
普通甲殼素制品的外觀呈無色至淡黃色或淺紅色無定形粉末狀，無味。性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于水、稀酸、堿等無機(jī)溶劑，也不溶于四氯化碳、乙醇等有機(jī)溶劑，但在濃酸或熱酸中會發(fā)生水解及部分水解而成為可溶物，在熱的濃堿中會發(fā)生脫乙?；D(zhuǎn)化為聚氨基葡萄糖即殼聚糖。
甲殼素的用途多種多樣。如在化工中用作粘合劑，醫(yī)藥中用作緩釋劑，控釋劑，制造人工可溶性縫合線;食品工業(yè)中用作絮凝劑;輕工中用作化妝品基質(zhì)，作為單寧去除劑在精細(xì)化工、紡織印染等行業(yè)發(fā)揮作用;還可作為生化分離材料等。
甲殼素的制備方法也有不少報道，如《化學(xué)世界》1983年第4期和《食品科學(xué)》1986年第12期都提到，一般制備過程如下把蝦殼或蟹殼進(jìn)行挑撿，洗凈，放入3%～5%的鹽酸溶液在常溫下浸泡以脫鈣，去除無機(jī)鹽，再放入清水中漂洗至中性，放入10%的氫氧化鈉溶液中煮沸以去除蛋白質(zhì)，再放入清水中漂洗至中性。如此過程重復(fù)2～3次，得到的甲殼素經(jīng)晾干、粉碎后成為成品。
對于其中色素的處理方法，一般分為兩種，一種是在微酸環(huán)境中日光晾曬將色素氧化去除，另一種則通過NaHSO3和KMnO4還原及氧化去除。兩種方法均有效，但大多數(shù)取前一種方法。
本發(fā)明的目的是提供一種新型的甲殼素的制備方法，避免了用氫氧化鈉溶液煮沸的過程，降低了能源消耗和勞動保護(hù)及設(shè)備強(qiáng)度的要求，減少了對環(huán)境的污染，收率穩(wěn)定并高于原一般制備方法。尤其是用本發(fā)明方法制備出的甲殼素由于避免了用強(qiáng)堿加熱煮沸過程，其分子結(jié)構(gòu)的天然構(gòu)象沒有被破壞，甲殼素中含有締合水，并初步推斷出其結(jié)構(gòu)為
經(jīng)我們通過聯(lián)機(jī)檢索，查找了200多篇有關(guān)甲殼素的制備、性質(zhì)、應(yīng)用等文獻(xiàn)，沒有發(fā)現(xiàn)同樣的制備方法及由此生成的具有天然結(jié)構(gòu)的甲殼素產(chǎn)品。
下面進(jìn)一步描述本發(fā)明關(guān)于甲殼素生產(chǎn)的制備方法
原料為節(jié)肢動物的外殼，如蝦殼或蟹殼，外殼經(jīng)挑撿去雜。
具體過程①將蟹殼或蝦殼清洗后用稀的工業(yè)鹽酸在常溫下(5～35℃)浸泡10～48小時以去除無機(jī)鹽，再用水漂洗至中性，放入5～15%工業(yè)氫氧化鈉溶液里在常溫下浸泡10～48小時以脫去蛋白質(zhì)，再用水漂洗至中性。
②重復(fù)上述步驟一次，但將堿處理在前，酸處理在后，用水漂洗至微酸性，經(jīng)日光晾曬去色素，干燥后粉碎，得到粗制成品。
③仍重復(fù)第一次酸堿浸泡等步驟，但酸堿用A.R級，并用蒸餾水漂洗和過濾，直至中性為止。烘干后即得具有天然結(jié)構(gòu)的甲殼素成品。
本發(fā)明取消了用堿煮沸消除蛋白的步驟，因而使能源消耗及成本都減少。除蛋白的常用法是稀堿煮沸，但常溫堿性條件亦可使蛋白水解為可溶物繼而去除。
選取同樣的蟹殼原料，以本發(fā)明的制備方法和一般制備方法制備的甲殼素作比較，本方法收率要比原方法收率高出5～10%。
該方法的最大特點(diǎn)是反應(yīng)條件溫和，制備出具有天然結(jié)構(gòu)甲殼素，其次降低勞動保護(hù)條件和設(shè)備強(qiáng)度，提高產(chǎn)品收率，降低成本。
本法所得甲殼素為無色至淡黃色無定形粉末狀，性質(zhì)穩(wěn)定，純度高(N%6.3～6.6)，灰分少(ash＜0.5%)，重金屬含量符合藥用標(biāo)準(zhǔn)，主體結(jié)構(gòu)與日本進(jìn)口對照品一致。
為對比，除以日本產(chǎn)甲殼素為對照外，尚在制備方法第③次循環(huán)過程中把酸(或堿)處理溫度分別改為60℃，余法相同，制備了甲殼素(NaOH)和甲殼素(acid)(這里NaOH、acid均為代號以示區(qū)別，非酸或堿意)。把本發(fā)明方法制備的甲殼素和它們一起進(jìn)行了X衍射分析，證明皆為微晶及無定形粉末狀。還進(jìn)行了紫外光譜、紅外光譜、核磁共振碳譜和氫譜測定，證明它們的化學(xué)主體結(jié)構(gòu)是一樣的。通過熱重分析，證實(shí)本方法制備的甲殼素為天然結(jié)構(gòu)，含有締合水。
熱重分析為美國PERKIN-ELMER公司出品的TGA7型熱重分析儀，結(jié)果如下
表1 具有天然結(jié)構(gòu)甲殼素及其對照品熱重分析
＊.結(jié)晶水在干燥品中含量wt%＝結(jié)晶水百分含量÷(1-吸附水百分含量)×100%1、從表上看出甲殼素吸附水含量在4.71%～7.05%之間，101℃時可全部失去。
2、具有天然結(jié)構(gòu)甲殼素含有結(jié)晶水，準(zhǔn)確地說應(yīng)是締合水。在干燥品中締合水含量為4.108%，在210.716～259.133℃失去，說明締合水的存在對熱是相當(dāng)穩(wěn)定的;又因具有天然結(jié)構(gòu)甲殼素經(jīng)稀鹽酸、氫氧化鈉反復(fù)處理所得，說明締合水的存在在常溫下是耐酸堿的。而對照的甲殼素(NaOH)和甲殼素(acid)都無締合水，證實(shí)甲殼素含有締合水是制備方法不同所致，酸、堿條件下溫度升高均可導(dǎo)致締合水的失去，但在常溫下處理卻是穩(wěn)定的。
3、我們認(rèn)為具有天然結(jié)構(gòu)甲殼素含有的是締合水而非結(jié)晶水的理由是結(jié)晶水一般不可能溫度達(dá)210℃以上才開始失去，即使失去，也應(yīng)再形成;另含有結(jié)晶水的物質(zhì)應(yīng)呈晶態(tài)，而X衍射結(jié)果證實(shí)其為微晶及無定形粉末。由此推得熱重分析報告表1中的結(jié)晶水實(shí)質(zhì)為締合水，是甲殼素天然構(gòu)象中的固定組成部分。水分子通過氫鍵締合作用與固定構(gòu)象的甲殼素主鏈相連。當(dāng)環(huán)境條件導(dǎo)致天然構(gòu)象發(fā)生變化時，締合作用不存在，締合水隨之失去，而天然物質(zhì)的構(gòu)象破壞一般很難恢復(fù)，即締合水的失去成為不可逆。
4、由于締合水的存在，具有天然結(jié)構(gòu)甲殼素起始分解溫度降低，但對酸、堿、溫度變化仍是相當(dāng)穩(wěn)定的。它分解結(jié)束溫度與對照品相一致就反應(yīng)了化學(xué)結(jié)構(gòu)、純度、抗氧化性能和熱反應(yīng)動力學(xué)的一致。
5、具有天然結(jié)構(gòu)甲殼素分子式的確定與結(jié)構(gòu)推測。
現(xiàn)有報道甲殼素的分子式均為(C8H13NO5)n，單元分子量203.194?？紤]締合水因素，設(shè)每結(jié)構(gòu)單元含締合水?dāng)?shù)目為X，則干燥品中締合水百分含量＝ (H2O分子量×X)/(結(jié)構(gòu)單元分子量＋H2O分子量×X) ×100%將數(shù)值代入得4.108%＝ (18.0152X)/(203.194+18.0152X) ×100%X＝0.483考慮到測定的系統(tǒng)誤差及產(chǎn)品的純度影響，每結(jié)構(gòu)單元締合水含有量為1/2即X＝0.5是理所當(dāng)然的。
因此具有天然結(jié)構(gòu)甲殼素的實(shí)際分子式為(C8H13NO5· 1/2 H2O)n。
理論上單元分子量為212.20，元素的百分含量碳為45.28，氫為6.65，氮為6.60。
因?yàn)槊績山Y(jié)構(gòu)單元含一分子締合水，結(jié)合的最大可能是甲殼素中兩反平行鏈的結(jié)構(gòu)單元的葡糖環(huán)中的氧原子通過一水分子形成氫鍵相連結(jié)，其分子結(jié)構(gòu)推測如下
甲殼素為一天然多糖生化物質(zhì)，用本發(fā)明的方法制備出的甲殼素具有天然結(jié)構(gòu)，并可以證實(shí)其締合水的穩(wěn)定存在和含量。因締合水的作用，具有天然結(jié)構(gòu)甲殼素的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可能相對增大并有利于藥物的包藏和緩解作用。
實(shí)施例1取三疣梭子蟹蟹殼，揀無蟲蛀霉?fàn)€變質(zhì)的，清洗后在105℃干燥4小時，稱取1000.0克，在室溫下浸泡于1.0 mol/l工業(yè)鹽酸中18小時，用工業(yè)用水漂洗至中性，再在室溫下浸泡于2.5 mol/l工業(yè)氫氧化鈉溶液18小時，用工業(yè)用水漂洗至中性。再放入前述氫氧化鈉溶液18小時，用水漂洗至中性后，浸泡于前述鹽酸溶液中18小時，再用工業(yè)用水漂洗至微酸性(pH5～6)，經(jīng)日光晾曬2天去色素。干燥后粉碎過80目篩，得到的粗制品顆粒浸泡于1.0 mol/l的分析純鹽酸中18小時，用蒸餾水清洗至中性后浸泡于2.5 mol/l分析純氫氧化鈉溶液18小時，再用蒸餾水漂洗至中性，過濾后在105℃干燥4小時，得到具有天然結(jié)構(gòu)甲殼素148.3克，收率14.8%。
實(shí)施例2人工皮膚及手術(shù)縫合線的制造取具有天然結(jié)構(gòu)甲殼素2.0克，加入到內(nèi)含8%氯化鋰的二甲基乙酰胺100克中，攪拌溶解均勻。
1、人工皮膚制備上述溶液經(jīng)鋪平，在乙醇中固化和真空干燥即得人工皮膚薄膜，經(jīng)打孔、清毒，無菌封裝后可用于臨床。人工皮膚機(jī)械性能良好，厚度均勻，張力符合要求。
2、手術(shù)縫合線制備上述溶液通過噴頭，噴入丁醇或異丙醇的凝固液中，形成透明細(xì)絲纖維，經(jīng)真空干燥即成為具有優(yōu)良強(qiáng)度的手術(shù)縫合線。粗細(xì)均勻，光滑，容易打結(jié)。
實(shí)施例3作為緩釋劑制備雙氯滅痛緩釋片用具有天然結(jié)構(gòu)的甲殼素作緩釋劑，通過濕顆粒壓片法制備雙氯滅痛緩釋片。體外溶出度測定2小時釋藥37.1%，8小時釋藥78.8%。采用萃取紫外法測定家兔單劑量口服片后的血清中的雙氯滅酸濃度，經(jīng)計(jì)算機(jī)嵌合求得藥動學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明緩釋片的體內(nèi)過程符合一室模型，且體內(nèi)外相關(guān)性良好，消除半衰期延長7.4倍，半衰期達(dá)到8.8小時，生物利用度達(dá)74.9%，確證了具有天然結(jié)構(gòu)甲殼素有著優(yōu)良的緩釋材料作用。
權(quán)利要求
1.一種聚乙酰胺基葡糖生化物質(zhì)，具有天然結(jié)構(gòu)的甲殼素，其特征是每結(jié)構(gòu)單元含有1/2分子締合水，分子式為(C8H13NO5· 1/2 H2O)n。分子結(jié)構(gòu)式為
2.具有天然結(jié)構(gòu)甲殼素的制備方法，其特征是(a)用稀氫氧化鈉在常溫下浸泡蟹殼或蝦殼去除蛋白;(b)日光晾曬去色素得干燥成品后，進(jìn)行粉碎過篩再在常溫下浸泡于酸、堿溶液中。
全文摘要
本發(fā)明公開一種以常溫處理的方法制備出的甲殼素。所得甲殼素具有天然結(jié)構(gòu)，分子組成為(C
文檔編號C08B37/08GK1089620SQ9311513
公開日1994年7月20日 申請日期1993年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月15日
發(fā)明者屈步華, 李德平, 吳晴齋 申請人:屈步華