基于微晶纤维素和仙草胶在食、药领域的应用基础研究

摘要

随着生活水平的提高，人们平均每年都要消耗约2亿吨塑料制品。同时，合成高分子的主要原料石油、煤炭等化石能源的日益枯竭，价格不断上涨，使用后的废弃物难以降解，造成极大的环境污染，因此可生物降解、来源丰富的天然高分子引起人们的极大兴趣。通过对天然高分子进行物理或化学改性、聚合物共混等方法制备天然高分子新材料已成为全球发展的新趋势。本文主要采用纤维素水解产物微晶纤维素、仙草胶和壳聚糖三种天然高分子为原料，采用新方法制备可以运用在食品和医药领域的天然高分子新材料。具体研究内容和结论如下:
　　微晶纤维素的改性及其在水体系中的分散稳定性研究
　　这部分工作通过对市面上销售的国产微晶纤维素HS-568、HV-518和进口GP3282、MCG811F四种样品进行检验分析比较异同，对纯药用微晶纤维素MCC-1和MCC-2进行化学修饰改性，再通过循环均质减小尺寸，与胶体复配后经冷冻干燥制备出水分散性能较好的胶态微晶纤维素。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)与衰减全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)表明我们成功地对微晶纤维素进行了改性。扫描电镜(SEM)结果表明经过高压均质机循环均质后，微晶纤维素尺寸从100μm减小到50μm以下，且随着均质次数和压力的增加尺寸越小，并发现原料MCC-2与目标产物GP3282中的纯微晶纤维素的形貌更为相似，因此作为复配原料。将不同方法、不同胶体、不同比例复配的改性微晶纤维素分散在水中静置48h后，比较观察发现改性微晶纤维素与胶体A、胶体B溶液按照90wt％∶5wt％∶5wt％，同时经过均质机在80MPa的压力下循环均质6次，复配后的产物在水中分散能力最好。
　　微晶纤维素对仙草复合凝胶机械性能影响的研究
　　本章通过控制变量法，根据淀粉种类、固含量、仙草胶含量、添加微晶纤维素含量四种单因素以及三因素三水平正交试验探究对仙草复合凝胶机械性能的影响。FT-IR表明了仙草胶与淀粉间具有很好的相容性和相互作用力。SEM观察发现仙草胶与玉米生粉、小麦生粉和木薯生粉均能形成网络交联结构，且与直链淀粉含量最高的玉米生粉形成的交联网络孔壁更厚，网孔数目较少。利用微小力拉力仪测定不同制备条件下的复合凝胶的机械性能，比较综合分析得到最佳制备条件:选用玉米生粉为交联淀粉，固含量为5.66wt％，仙草胶含量为1.13wt％，添加微晶纤维素为44.44wt％，且仙草胶含量为最重要影响因素。
　　仙草胶-壳聚糖复合微球的制备及其载药和释药行为
　　采用简便的复凝聚法，将溶有牛血清蛋白(BSA)的壳聚糖溶液滴加到仙草胶溶液中，成功地制备出仙草胶为凝聚层、壳聚糖为核的载药微球;以相反的滴加顺序制得壳聚糖为凝聚层、仙草胶为核的载药微球。FT-IR图谱中显示复合载药微球中壳聚糖与仙草胶形成了新的氢键，同时存在静电相互作用，能形成稳定的微球，并能将模型药物BSA包覆其中。由SEM观察，所制备的复合微球粒径由于滴加顺序不同有所差别，但均属于纳米尺度。两种类型的复合微球载药率均在70％以上，且与壳聚糖含量有关。通过模拟药物在胃液(pH=1.0 HCl)和肠液(pH=7.4PBS)中的释放，载药微球在胃液中的释放速率比肠液中快，且仙草胶包覆壳聚糖载药微球随着壳聚糖含量越高，释放速率越慢。当颠倒滴加顺序形成的壳聚糖包覆仙草胶载药微球释放速率仅为前者的80％，这可能与微球的形成机理有关。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 天然高分子

1．2．1 概述

1．2．2 微晶纤维素

1．2．3 仙草胶

1．2．4 壳聚糖

1．3 天然高分子新材料的制备

1．3．1 天然高分子的改性

1．3．2 天然高分子凝胶

1．3．3 天然高分子微球

1．4 天然高分子新材料的应用

1．4．1 食品工业

1．4．2 生物医学

1．4．3 废水处理

1．4．4 日用品

1．5 研究意义和内容

1．5．1 研究意义

1．5．2 研究内容

第二章 微晶纤维素的改性及其在水体系中的分散稳定性研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 原料与试剂

2．2．2 市场销售微晶纤维素检验分析

2．2．3 纯药用微晶纤维素的改性

2．2．4 改性后药用微晶纤维素元素分析

2．2．5 微晶纤维素的粒径减小

2．2．6 微晶纤维素和胶体复配

2．3 结果与讨论

2．3．1 市场销售微晶纤维素理化性能分析

2．3．2 改性前后纯药用微晶纤维素理化性能分析

2．3．3 微晶纤维素粒径减小影响因素

2．3．4 微晶纤维素的复配

2．4 本章小结

第三章 微晶纤维素对仙草复合凝胶机械性能影响的研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 原料与试剂

3．2．2 仙草胶的提取

3．2．3 仙草胶-淀粉以及仙草胶-淀粉-微晶纤维素复合凝胶的制备

3．2．4 复合凝胶的表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 仙草胶提取率计算

3．3．2 复合凝胶红外分析

3．3．3 复合凝胶力学性能分析

3．4 本章小结

第四章 仙草胶-壳聚糖复合微球的制备及其载药和释药行为

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 原料与试剂

4．2．2 仙草胶-壳聚糖复合微球的制备

4．2．3 仙草胶-壳聚糖复合微球的表征

4．2．4 仙草胶-壳聚糖复合微球负载牛血清蛋白研究

4．3 结果与讨论

4．3．1 仙草胶-壳聚糖复合微球的红外分析

4．3．2 仙草胶包覆壳聚糖复合微球

4．3．3 滴加顺序对复合微球的影响

4．4 本章小结

参考文献

全文结论

攻读硕士学位期间获得的成果及参与的项目

致谢