專利名稱：pH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠及其制備方法和應用的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種PH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠及其制備方法和應用，屬于殼聚糖共聚物生物材料的制備和應用技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
殼聚糖是由甲殼素脫乙酰得到的一種天然堿性多糖，自然界儲量極為豐富。殼聚糖是由2-氨基-2脫氧葡萄糖單元通過β -1-4糖苷鍵連接起來的直鏈多糖，學名為 (1-4)-2-氨基脫氧-β-D葡萄糖。FDA(美國食品及藥物管理局)于1983年批準甲殼素作為飼料添加劑。殼聚糖的生物學功能，尤其是作為膳食補充劑的保健功能越來越引起廣泛的關(guān)注，已有的研究表明其具有降脂、降糖、免疫調(diào)節(jié)、改善胃腸功能及減肥作用。作為一種食物纖維，與其它食物纖維一樣，在短時間內(nèi)不能被人的胃腸消化、吸收，不會為人體增加熱量。天然、無毒的殼聚糖，由于優(yōu)良的組織相容性、抗菌抑菌性、調(diào)節(jié)免疫機能和吸附性， 尤其對脂肪和膽固醇具有良好的吸附能力，使其開始應用于食品保健、肥胖及其并發(fā)癥的預防和治療上，成為一種新型的減肥保健食品。殼聚糖在保健食品中的功能多樣，作用機理復雜，但是基本在于其與脂肪、膽固醇、膽汁酸的相互作用。殼聚糖的降脂減肥功能由下列過程所決定一方面對于脂肪具有明顯的吸附作用，由于殼聚糖自身的氨基使其成為聚陽離子體，可與帶負電的脂肪酸相吸附。單純的殼聚糖可以吸附自身重量多倍的油脂，使動物脂肪沉積減少。另一方面通過食用殼聚糖，從胃到腸，隨著PH值的增加，能夠形成殼聚糖凝膠體，同時對脂肪和膽汁酸、選擇性地對膽固醇進行吸附包裹，通過這種包裹作用，能有效阻止消化系統(tǒng)吸收膽固醇和甘油三脂，防止膽固醇及脂肪酸在體內(nèi)蓄積，并能夠促進這些物質(zhì)從體內(nèi)排出，加大脂質(zhì)的排出量，使血脂降低， 實現(xiàn)減肥。另外，殼聚糖還具有粘滯性，可粘著油脂而減少人體對脂肪的吸收。這些特點都決定了殼聚糖很適合應用于人體內(nèi)的降脂減肥。一方面由于殼聚糖分子鏈上的氨基可以吸附質(zhì)子Η+，在pH值較小的介質(zhì)中呈陽離子特性，與脂肪有很好的吸附作用，但是在PH值較大的介質(zhì)中其離子特征較弱，影響其吸附性能，尤其是與中性物質(zhì)的吸附作用很弱。另一方面，殼聚糖分子鏈的立體規(guī)整性很好， 并且在其結(jié)構(gòu)上存在分子內(nèi)和分子間的氫鍵作用，因此在中性介質(zhì)中難溶，一般不能與中性油性物質(zhì)發(fā)生吸附作用，所以對脂肪物質(zhì)分解產(chǎn)生的膽固醇、留醇、甘油三酸酯等中性油吸附能力不強。由于殼聚糖與脂肪不能互溶，極大地限制了殼聚糖與脂肪及脂肪酸的相互作用；再者由于殼聚糖在腸道環(huán)境中為不溶解狀態(tài)，降低了對脂肪酸的吸附效率；而且在生理條件下尤其是堿性環(huán)境中難以溶解，體內(nèi)運輸過程中容易沉積，導致使用單純的殼聚糖會引起便秘等副作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種pH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠(CS-c-PVP)，該凝膠是通過化學的方法對殼聚糖(⑶)進行交聯(lián)共聚改性而得到的。該凝膠在水中有很好的溶脹性，在中性偏堿的環(huán)境中溶脹度很大，并且呈現(xiàn)對PH值的敏感性，具有良好的脂肪吸附能力。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種上述PH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠的制備方法。本發(fā)明的再一個目的在于提供上述pH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠的應用，用于脂肪的吸附，進而用作減肥食品和保健藥物中的膳食添加劑，達到減肥降脂的效果。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種pH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠，由殼聚糖與聚維酮交聯(lián)共聚而得到，交聯(lián)率為60 % 350 %，交聯(lián)效率為50 % 90 %，該凝膠在純水中的溶脹度為200 % 600 %， 在pH=2(模擬胃酸環(huán)境)的水溶液中的溶脹度為200%，在pH = 7.2(模擬結(jié)腸環(huán)境)的水溶液中的溶脹度為400%。該PH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠對水有很好的親和性，對二甲基亞砜、二甲基甲酰胺等有機溶劑也具有親和性。所述殼聚糖的脫乙酰度為85% 100%，分子量為20 100萬。殼聚糖的脫乙酰度即殼聚糖分子中脫除乙?；奶菤埢細ぞ厶欠肿又锌偟奶菤埢鶖?shù)的百分數(shù)，是評價殼聚糖質(zhì)量的一個重要技術(shù)指標。聚維酮(PVP)是一種水溶性高分子化合物，具有優(yōu)良的水溶性、可粘性、生物相容性，安全無毒，口服安全性很高，大鼠長期口服2年未見副作用，可以作為醫(yī)藥控制釋放材料、藥物濃縮提純材料、醫(yī)藥崩解劑等使用，也是改善大分子水溶性的常用材料。本發(fā)明的 PH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠中的聚維酮優(yōu)選使用N-乙烯基吡咯烷酮的線性均聚物， 更優(yōu)選為聚維酮K25或聚維酮K30。聚維酮K25的平均粘均分子量為2. 5X 104，聚維酮K30 的平均粘均分子量為3.8X104。上述pH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠的制備方法，包括以下步驟(1)將殼聚糖溶解于2wt%的醋酸溶液中，按照殼聚糖與聚維酮的質(zhì)量比為 1 1 1 9的比例向其中加入聚維酮，攪拌使其溶解；(2)按照殼聚糖與交聯(lián)劑的質(zhì)量比為1 0.05 1 0.30的比例向其中加入交聯(lián)劑，緩慢升溫至60°C繼續(xù)攪拌反應，3個小時后出現(xiàn)透明的水凝膠，繼續(xù)攪拌至攪拌困
難，停止反應；(3)濾出液體，先用的醋酸溶液洗滌，再用去離子水洗滌凝膠至中性，然后用甲醇洗去未反應的交聯(lián)劑，將得到的水凝膠放入纖維素透析袋內(nèi)，將纖維素透析袋浸入去離子水中，每隔3小時換水一次，經(jīng)過三次換水后，取出水凝膠，濾去水分，在80°C真空干燥至恒重得到干凝膠。按照下列公式計算交聯(lián)率和交聯(lián)效率。
-叫χ 100%
交聯(lián)率=叫其中=Hi1-殼聚糖用量；m2-—干凝膠的質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種pH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠，其特征在于由殼聚糖與聚維酮交聯(lián)共聚而得到，交聯(lián)率為60% 350%，該凝膠在純水中的溶脹度為200% 600%，在pH = 2的水溶液中的溶脹度為200%，在pH = 7. 2的水溶液中的溶脹度為400%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠，其特征在于所述殼聚糖的脫乙酰度為85% 100%，分子量為20 100萬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠，其特征在于所述聚維酮為聚維酮K25或聚維酮K30。
4.一種權(quán)利要求1所述的pH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠的制備方法，其特征在于 包括以下步驟(1)將殼聚糖溶解于的醋酸溶液中，按照殼聚糖與聚維酮的質(zhì)量比為1 1 1 9的比例向其中加入聚維酮，攪拌使其溶解；(2)按照殼聚糖與交聯(lián)劑的質(zhì)量比為1 0.05 1 0.30的比例向其中加入交聯(lián)劑， 緩慢升溫至60°C繼續(xù)攪拌反應，3個小時后出現(xiàn)透明的水凝膠，繼續(xù)攪拌至攪拌困難，停止反應；(3)濾出液體，先用的醋酸溶液洗滌，再用去離子水洗滌凝膠至中性，然后用甲醇洗去未反應的交聯(lián)劑，將得到的水凝膠放入纖維素透析袋內(nèi)，將纖維素透析袋浸入去離子水中，每隔3小時換水一次，經(jīng)過三次換水后，取出水凝膠，濾去水分，在80°C真空干燥至恒重得到干凝膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的pH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠的制備方法，其特征在于 在步驟O)中，所述交聯(lián)劑在加入前配成5wt%的水溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的pH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠的制備方法，其特征在于所述交聯(lián)劑為丁二醛、戊二醛或己二醛一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的pH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠的制備方法，其特征在于 步驟(3)中得到的水凝膠濾出水分后，在自然環(huán)境中放置8個小時，仍保有100%的水分。
8.權(quán)利要求1所述的pH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠在吸附脂肪中的應用，其特征在于具體過程為稱取殼聚糖交聯(lián)聚維酮干凝膠于燒杯中，加入PH值為7. 2的生理鹽水溶液，置于37°C 的恒溫箱，按照干凝膠與脂肪的質(zhì)量比為1 15 1 45的比例再加入Q6 Cw的脂肪含量大于SOwt %的花生油，混合均勻，持續(xù)攪拌2個小時，冷卻至室溫；離心分離，將上層的油層與下層物質(zhì)分開；取上層游離油層，將油層倒入小燒杯中，置于120°C烘箱中2個小時， 取出，冷卻后稱量，按照下列方式計算脂肪吸附量。脂肪吸附量=(所用油的質(zhì)量-游離油的質(zhì)量)/干凝膠的質(zhì)量
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的pH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠在吸附脂肪中的應用，其特征在于所述干凝膠與脂肪的質(zhì)量比為1 30。
10.權(quán)利要求1-3所述的PH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠的應用，其特征在于用作降脂減肥藥物或保健食品的膳食添加劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種pH敏感型殼聚糖交聯(lián)聚維酮凝膠及其制備方法和應用，該凝膠由殼聚糖在交聯(lián)劑的作用下與聚維酮交聯(lián)共聚而得到，交聯(lián)率為60％～350％，該凝膠在純水中的溶脹度為200％～600％，在pH2的水溶液中的溶脹度為200％，在pH7.2的水溶液中的溶脹度為400％。本發(fā)明的制備方法簡單、易于操作，成本低，安全健康環(huán)保。該凝膠在水中有很好的溶脹性，在模擬人體十二指腸和結(jié)腸的酸度介質(zhì)中，溶脹度很大，并且呈現(xiàn)對pH值的敏感性，具有良好的脂肪吸附能力。因此，該凝膠可以用于脂肪的吸附，還可以用作降脂減肥藥物或保健食品的膳食添加劑，更好地滿足在減肥保健食品中的應用要求。
文檔編號C08J3/075GK102504291SQ20111033365
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者張冉, 李若慧, 蘇丹, 袁志奎, 趙然, 馬云峰 申請人:北京聯(lián)合大學生物化學工程學院