CN101356222B - 纤维素凝胶制剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及包含源自藻类、真菌或被囊类的非种子纤维素粉末的可分散纤维素粉末组合物，该组合物可用于各种产品，例如食品、药品、化妆品、涂料、用于人造组织工程的生物相容性材料和可植入生物材料，本发明还涉及制备非种子纤维素粉末组合物的方法。

Description

纤维素凝胶制剂

技术领域

本发明涉及可分散纤维素粉末组合物，该组合物包含源自藻类、真菌或被囊类的非种子纤维素粉末，该组合物可用于各种产品，例如食品、药品、化妆品、涂料、用于人造组织工程的生物相容性材料和可植入生物材料等。本发明还涉及制备非种子纤维素粉末组合物的方法。 

背景技术

微晶纤维素(MCC)是通常用于各种工业应用(包括食品、药品和化妆品)的添加剂。它被定义为通过使用无机酸处理α-纤维素制备的纯化的、部分解聚的纤维素，该α-纤维素由纤维性植物材料的木浆获得。术语α-纤维素指的是工业纤维素木浆中不溶于碱化强度(mercerisizing strength)(17.5或18％)的冷的氢氧化钠的部分。β-纤维素溶于这一溶液但是在酸化时沉淀，而γ-纤维素在酸化时仍然保留在溶液中。 

MCC颗粒主要是集合体，由数百万的微晶组成。MCC的微晶拥有非常有用的形成稳定的均相分散体的性质，该均相分散体能够显著增强其他分散体系如悬浮液、洗液、乳膏、油膏、糊状物和乳类食物(例如冰淇淋、酸奶等)的稠度(body)、质感(texture)和稳定性。与用作增稠剂的水溶性聚合物不同，MCC的微晶是水不溶性的，这使得它的分散体具有令人满意的热和冻-融稳定性。其分散体的其他令人满意的性质有：长保存期稳定性、pH值在4-11范围内的稳定性、触变性、无嗅以及无味。 

即便是具有这些令人满意的性质，当需要相对大量的纤维素以达到最终产品所需要的结构和功能时，常规可分散纤维素品种还是 不太令人满意的。这些不利的影响主要与干燥感、白质地感和其他不希望的感官印象有关。此外，商业可获得的分散性纤维素品种在过量的离子物质存在下显示出有限的电解容量且容易凝结，这就是显著的缺点，因为大多数食物、药物或者化妆品产品都具有复杂的配方且含有很大比例的带电物质，包括活性组分和各种添加剂(即防腐剂等)。因此，仍然存在改进可分散纤维素品种的需求。 

发明内容

本发明的实施方案涉及包含非种子纤维素粉末的可分散纤维素粉末组合物，其中非种子纤维素粉末源自藻类、真菌或者被囊类。 

本发明的实施方案还涉及包含可分散纤维素粉末组合物的凝胶、悬浮液、食品、药品、化妆品、涂料、用于人造组织工程的生物相容性材料和可植入生物材料。 

本发明的实施方案进一步涉及制备非种子纤维素粉末组合物的方法，包括：纯化非种子纤维素料，并和稳定剂一起共喷雾干燥研磨的非种子纤维素料，以形成非种子纤维素粉末组合物。 

本发明的实施方案进一步涉及制备非种子纤维素粉末组合物的方法，包括：纯化非种子纤维素料；研磨该纯化的非种子纤维素料；喷雾干燥该研磨的非种子纤维素；和将该非种子纤维素组合物分散在稳定剂溶液中以形成非种子纤维素粉末组合物。 

具体实施方式

传统上，可分散纤维素材料来源于高级植物资源，这里指的是种子有机体(例如木材、植物等)。然而，其它可供选择的用于α-纤维素的生产的资源也是已知的，这里指的是非种子有机体(例如藻类、细菌、真菌)。在现有技术中，由醋酸菌在特定的搅拌条件下经过需氧发酵产生的源自细菌的纤维素粉末公开在美国专利5,079,162、5,144,021和5,366,750中，其作为食品的合适的分散纤维素材料。然而，它们没有提出源自藻类或其它非种子有机体的合适的分散纤维素材料。被囊类纤维素的流变学性质在M.Bercea，P.Navard.2000.“Shear dynamics of aqueous suspensions of cellulosewhiskers”，Macromolecules，33，6011-6016中有描述。然而它没有指出可能的应用。 

本发明人已经确定可以由非种子纤维素粉末制备改进的纤维素粉末组合物。相应地，本发明的实施方案涉及包含非种子纤维素粉末的纤维素粉末组合物，其中非种子纤维素粉末来源于藻类、真菌和/或被囊类。本领域熟练技术人员会知道，在可以提取非种子纤维素粉末的各种各样的藻类、真菌和/或被囊类中，在这里可以采用其中的任何一种。例如，起源自藻类的纤维素可以是由细丝状的和/或球状形的海洋藻类获得的纤维素，如绿藻(绿藻门(Chlorophyta))，特别是刚毛藻(Cladophorales)目，例如刚毛藻属、硬毛藻属、根枝藻属或小网藻属(Microdyction)，和管枝藻(Siphonocladales)目，例如法囊藻属，网球藻属、管枝藻属或香蕉菜属。还有，绿藻(绿藻门(Chlorophyta))，例如石莼(Ulvales)目，如石莼属、浒苔属，轮藻(Charales)目，如轮藻属、丽藻属，双星藻(Zygnematales)目，如水绵属，以及绿球藻(Chlorococcales)目，如卵囊藻属；蓝绿藻(蓝藻门(Cyanophyta))，例如项圈藻属(Anabaena)和点形念珠藻(Nostocpunctiformae)；金藻(金藻门(Chrysophyta))，例如无隔藻(Vaucheriales)目，如无隔藻属，和黄丝藻(Tribonematales)目，如黄丝藻属；横裂甲藻(甲藻门(Pyrrophyta))，例如隐甲藻(Cryptecodinium cohnii)、多边膝沟藻(Gonyaulax polyedra)、涡鞭毛藻(Scrippsiellahexapraecingula)、锥囊藻属(Dinobryon)和多甲藻属(Peridinium)；褐藻(褐藻门(Phaeophyta))，例如大型褐藻(Lessonia negriscens)、巨藻(Macrocystis pyrifera)、泡叶藻(Ascophyllumnodosum)和齿缘墨角藻(Fucus serratus)；以及红藻(红藻门(Rhodophyta))，例如不规则红枝藻(Erythrocladia subintegra)。来自真菌的纤维素可以由选自下述的真菌获得：两性绵霉(Achlya bisexualis)、菜豆炭疽病菌(Colletotrichumlindemuthianum)、网柄菌(Dictyostelium)，如盘基网柄菌(discoideum)、 雪霉镰孢菌(Microdochium nivale)、榆枯萎病菌(Ophiostoma ulmi)、疫霉属(Phytophtora)，如寄生疫霉烟草致病型(parasitica var.nicotianae)和恶疫霉(cactorum)、腐霉菌(Phytium)，如瓜果腐霉菌(aphanidermatum)、巴氏腐霉菌(butleri)和终极腐霉菌(ultimatum)、以及水霉属(Saprolegnia)，如寄生水霉(parasitica)和同丝水霉(monoica)。 

由种子和非种子有机体获得的α-纤维素虽然化学上是相同的，但是它们的超分子结构却可以显著不同。源自种子有机体的纤维素微晶的宽度典型地为约4-5nm，而源自非种子有机体的微晶宽度为约20nm。这些不同可以追溯到纤维素合成酶复合体，该复合体能够决定纤维素微晶的尺寸和形状。在所有的种子有机体中，纤维素合成酶表现为六个六边形排列的亚单元的单独的玫瑰花状簇，产生薄的微晶。相反，某些非种子有机体的合成酶排列成大的长方形复合体而不是玫瑰花状簇排列，并且能够生产非常厚的微晶。通常认为在藻类和细菌纤维素中，Iα是天然纤维素的主要同质异晶体，而在更高级的植物中纤维素Iβ占主导地位。在许多藻类中，纤维素I存在于天然壁中，其X射线图惊人地尖锐，一般显示出非常高程度的结构化组织程度，例如刚毛藻属、法囊藻属、小网藻属等等。 

相信由非种子有机体源获得的纤维素的大表面积是一个重要的参数。不可能通过简单地将具有高表面积的充分研磨的种子有机体纤维素悬浮液喷雾干燥就制造出具有类似于非种子纤维素特性的种子源纤维素。种子纤维素会在干燥时聚集，并产生基本上无孔的颗粒。即便是通过物理化学方法在干燥过程中保持纤维素的多孔性，其结构也是不稳定的，在潮湿的环境中很容易崩解。当这类纤维素暴露在湿润的环境中时观察到了急剧的减少(参见K.Matsumoto，Y.Nakai，E.Yonemochi，T.Oguchi，K.Yamamoto.1998.″Effect of poresize on the gaseous adsorption of ethenzamide on porous crystallinecellulose and the physicochemical stability of ethenzamide after storage″Chem Pharm Bull，46(2)，314-318)。作为一个例子，刚毛 藻纤维素的比表面积与工业吸附剂的表面积接近。后者具有的表面积达到了约100-1000m²/g级。相应地，在一个实施方案中，非种子纤维素粉末的表面积大于或者等于5m²/g。在另一个实施方案中，非种子纤维素粉末的表面积大于或者等于8m²/g。 

传统上，可分散纤维素粉末是由种子有机体来源的细胞壁通过酸水解获得的。残留物作为滤饼收集并且充分洗涤以除去可溶杂质。然后将所得到的产物在水介质存在下通过高剪切力的摩擦磨碎。在裂解的过程中，微晶分离的同时形成新的表面，且除非单个的微晶保持在分离的状态中，否则它们就会重新键合。应该强调的是粒度分布是至关重要的。磨擦应该充分，以制备通过电子显微镜测定其中至少1重量％的固体、优选至少30％的颗粒长度不超过1μm的物料。 

为了实际的用途，形成粉末化产品是很重要的。然而，在干燥过程中微晶会再凝聚，产生出基本上无孔、低表面积的产品。相应地，为了阻止磨碎的微晶再凝聚，可以往非种子纤维素粉末组合物中加入各种稳定剂，并且本领域熟练技术人员会知道往非种子纤维素粉末组合物中加入的稳定剂的量。在一个实施方案中，水状胶体例如羧甲基纤维素(CMC)、关岛胶、刺槐豆胶、阿拉伯胶、藻酸钠、藻酸丙二醇酯、角叉菜胶、刺梧桐树胶、黄原胶或者它们的组合可以作为稳定剂加入到非种子纤维素粉末组合物中。在特定的实施方案中，稳定剂也可以称作离液剂。可分散纤维素的稳定作用通过空间稳定化而产生。例如，位于MCC微晶上的带负电荷稳定剂分子被认为由于其粒子-粒子之间弱相互排斥作用而帮助分散。因此，在制剂中稳定剂的任务是帮助分散的同时还作为保护胶体。相应地，本领域熟练技术人员会知道用于非种子纤维素粉末组合物中的稳定剂的选择取决于很多因素，包括但不限于溶解性、干燥特性、应用特性以及成本。 

功能性的成分也可以加入到非种子纤维素粉末组合物中以赋予其(例如)所希望的味道、外观、质地和/或其它性质。本领域熟练技术人员会知道可以加入到非种子纤维素粉末组合物中的各种功能性成分，其中任何一种在这里都可以使用。实例包括但不限于调味料、矫味剂、着色剂、保湿剂、药物成分、药物赋形剂、用于人造组织工程的一种或多种生物相容性材料，或是功能性成分的组合。此外，为了给组合物提供所需要的性质，本领域熟练技术人员会知道加入到非种子纤维素粉末组合物中的功能性成分的量。 

本发明的实施方案还涉及制备非种子纤维素粉末组合物的方法。在一个实施方案中，该方法包括纯化非种子纤维素料并将研磨的非种子纤维素料与稳定剂一起共喷雾干燥，以形成非种子纤维素粉末组合物。本领域熟练技术人员会知道纯化非种子纤维素料的各种方法，其中的任何一种方法都可以在这里采用。在一个实施方案中，纯化非种子纤维素料的步骤包括用次氯酸钠漂白非种子纤维素料并用碱提取α-纤维素。这样的纯化步骤可以单步完成，也可以根据需要重复。 

本发明的实施方案还涉及制备非种子纤维素组合物的方法。该方法包括：纯化非种子纤维素料；研磨纯化的非种子纤维素料；喷雾干燥该研磨的非种子纤维素；以及将非种子纤维素组合物分散在稳定剂溶液中，从而制备非种子纤维素组合物。 

在制备非种子纤维素粉末组合物的方法中可以采用附加的步骤生产不同品种的非种子纤维素。在一个实施方案中，制备非种子纤维素粉末组合物的方法可以进一步包括在共喷雾干燥之前先将非种子纤维素料机械粉碎(湿法或干法)的步骤，其中共喷雾干燥产生了粉末级的纤维素。在另一个实施方案中，制备非种子纤维素粉末组合物的方法可以进一步包括在共喷雾干燥之前先将非种子纤维素料酸水解的步骤，其中共喷雾干燥产生了微晶级的纤维素。在再另一个实施方案中，制备非种子纤维素粉末组合物的方法可以进一步包括在水介质中使用高剪切均质机活化非种子纤维素组合物的步骤。 

在刚毛藻纤维素颗粒的扫描电镜照片(其中表面积值是通过N₂ BET气体吸附分析获得的)中，可以看见由大量互相缠绕的宽度约20-30nm的纤维素“细线”组成的典型的网状结构。使用可以使得在较少液体体积中快速分散(数分钟之内)的高强度超声波处理器将这些“细线”分散在水介质(含有0、0.025、0.05和0.10％(w/v)CMC)中。不过，任何其它常规的分散技术都可以使用(如在下面详细讨论的)。制备了刚毛藻纤维素并将其胶凝性质与商购的MCC/CMC产品，Avicel RC-591(FMC公司.，美国)或维微纯MCG(JRS Pharma，德国)对比。 

本发明的实施方案还涉及包含非种子纤维素粉末组合物的凝胶和悬浮液。这里，凝胶定义为软的固体或类固体材料，其由至少两种组分组成，其中一种是过量存在的液体(参见K.Almdal，J.Dyre，S.Hvidt和O.Kramer.1993.″Towards a phenomenological definition of the term′gel′″.Polymer Gels and Networks，1，5-17)。 

胶凝性质用两个动态机械性质描述：一个是弹性模量G’，其反映的是体系的可逆的存储能量，一个是粘性模量，其反映的是不可逆的能量损失。当相对于频率绘图时，对于真正的凝胶结构G’模量显示出明显的平台。另外，在平台区G”与G’比相当地小。G”与G’之间的比值是凝胶的粘弹性质的另一个度量标准，且定义如下： 

$\tan \mathrm{\δ}=\frac{G^{\′\′}}{G^{\′}}---\left(1\right)$

其中δ是相位角(对于弹性结构δ→0°，而对于塑性结构δ→90°)。根据将稳流粘度和动态粘度相互关联的Cox-Merz经验法则(Cox，W.P.和Merz，E.H.1958.Correlation of dynamic and steady flow viscosities.Journal of Polymer Science，28，619-622.)，对于凝胶结构，复合动态粘度值是所施加的频率的单调递减的函数。复合动态粘度如下计算： 

${\mathrm{\η}}^{*}={[{\left({\mathrm{\η}}^{\′}\right)}^2+{\left(\frac{G^{\′}}{w}\right)}^2]}^{\frac{1}{2}}---\left(2\right)$

其中η^*是复合动态粘度，η’是动态粘度，G’是动态刚度，ω 是循环频率。 

由频率1Hz下的弹性模量G’描述的制剂的凝胶强度在描述了A)纤维素样品在频率1Hz下获得的弹性模量G’与它们的浓度的函数，B)纤维素样品在频率1Hz下获得的粘性模量G”与它们的浓度的函数的曲线图中作为纤维素浓度的函数显示。弹性模量G’随着固含量的增加而增加。Avicel RC-591为了达到与刚毛藻样品相当的凝胶强度，其浓度大约需要10倍大。对于低于0.5％(w/v)的刚毛藻固含量，低于0.10％(w/v)的CMC溶液在1Hz下的弹性模量G’介于10-10⁴pa之间。当刚毛藻固含量介于0.5-2％(w/v)之间时，低于0.10％(w/v)的CMC溶液在x Hz下的弹性模量G’介于10²-10⁵Pa之间。 

在不同浓度下纤维素粉末样品弹性模量G’(闭合的符号)和粘性模量G”(开放的符号)与频率的相关性的曲线图：A)AvicelRC-591样品，B)在水中的刚毛藻纤维素样品(没有添加CMC)，C)在0.025％(w/v)CMC溶液中的刚毛藻纤维素，D)在0.050％(w/v)CMC溶液中的刚毛藻纤维素，以及E)在0.100％(w/v)CMC溶液中的刚毛藻纤维素总结了振荡扫描(oscillation sweep)测量数据。从Avicel RC-591样品的弹性模量G’和粘性模量G”与频率的相关性的曲线图中可以断定Avicel RC-591在低于1.5％w/v的固体浓度时没有形成凝胶。这一结论基于G’分量的频率依赖模式。这一结论同样还得到浓度为0.5％和1.0％w/v的Avicel RC-591的高相位角的支持。另一方面，对于浓度为1.5％w/v的Avicel RC-591，观察到了不受频率影响的G’模量，也在描述纤维素样品在频率1Hz下获得的相位角δ与它们的浓度的函数关系的曲线图中观察到了低的相位角值δ～10°；然而，通常低的G’和G”值暗示弱的凝胶结构。同样地，使用0.100％w/v CMC溶液制备的0.2％w/v固含量的刚毛藻样品显示的是典型的粘性体系的流变性质，而不是弹性凝胶的流变性质。这从在0.100％(w/v)CMC溶液中的刚毛藻纤维素的弹性模量G’(闭合的符号)和粘性模量G”(开放的符号)与频率的相关性的曲 线图中G’模量的频率依赖特性和描述纤维素样品在频率1Hz下获得的相位角δ与它们的浓度的函数关系的曲线图中相对高的相位角δ值来证明。对于其余的刚毛藻样品在所有的测量浓度下都观察到了与频率无关的G’分量，如在不同浓度下纤维素粉末样品弹性模量G’和粘性模量G”与频率的相关性的曲线图中所示：B)在水中的刚毛藻纤维素样品(没有添加CMC)，C)在0.025％(w/v)CMC溶液中的刚毛藻纤维素，D)在0.050％(w/v)CMC溶液中的刚毛藻纤维素，以及E)在0.100％(w/v)CMC溶液中的刚毛藻纤维素。也记录了约10°以及更小的相位角δ值(纤维素样品在频率1Hz下获得的相位角δ与它们的浓度的函数关系的曲线图)，这些都被认为是弹性凝胶结构的特性。刚毛藻样品的相对高的G’和G”模量显示了以在长距离上的强相互作用为特征的牢固的凝胶结构。 

流变分析显示随着CMC浓度的增加，特别是对于0.100％w/vCMC溶液，凝胶的结构变弱，如在不同浓度下纤维素粉末样品弹性模量G’和粘性模量G”与频率的相关性的曲线图中所示：B)在水中的刚毛藻纤维素样品(没有添加CMC)，C)在0.025％(w/v)CMC溶液中的刚毛藻纤维素，D)在0.050％(w/v)CMC溶液中的刚毛藻纤维素，以及E)在0.100％(w/v)CMC溶液中的刚毛藻纤维素。应该指出的是CMC浓度对刚毛藻纤维素粉末的胶凝性质的影响在较低的固含量时是更加显著的，例如0.2和0.5％w/v，而在较高的固体浓度时其差别几乎是可以忽略的，如描述了A)纤维素样品在频率1Hz下获得的弹性模量G’与它们的浓度的函数，B)纤维素样品在频率1Hz下获得的粘性模量G”与它们的浓度的函数的曲线图所示。虽然CMC对刚毛藻纤维素的凝胶强度有负面影响，但是发现其少量的加入对辅助分散是有用的，因为如视觉观察到的，获得了更加均一的产品。 

Cox-Merz复合动态粘度与所应用的频率之间函数关系的曲线图：A)在水中的刚毛藻纤维素样品(没有添加CMC)，B)在0.025％(w/v)CMC溶液中的刚毛藻纤维素，C)在0.05％(w/v)CMC溶 液中的刚毛藻纤维素，D)在0.10％(w/v)CMC溶液中的刚毛藻纤维素，以及E)在水中的RC-591样品描述了所研究材料的Cox-Merz图。对于含0.5和1.0％固体的Avicel RC样品(在水中的RC-591样品的Cox-Merz复合动态粘度与所应用的频率之间函数关系的曲线图)，以及含有0.1％CMC的0.2％刚毛藻纤维素样品(在0.10％(w/v)CMC溶液中的刚毛藻纤维素样品的Cox-Merz复合动态粘度与所应用的频率之间函数关系的曲线图)，复合动态粘度η^*与频率之间的双对数关系是非线性的。如前面所提到的，这些样品不显示真正凝胶结构的典型流变行为。 

从描述维微纯(Vivapur)MCG粉末、维微纯湿滤饼/CMC和刚毛藻/CMC样品的弹性模量G’(闭合的符号)和粘性模量G”(开放的符号)与频率的相关性的曲线图可以看到刚毛藻纤维素/CMC凝胶的性质与维微纯591MCG粉末(活化的纤维素)和维微纯MCG湿滤饼/CMC(非活化的纤维素)相当。维微纯湿滤饼和维微纯591的干固体含量相当于2％w/w。从图中看到维微纯湿滤饼在用超声处理分散时，没有形成任何凝胶结构，与维微纯591和刚毛藻/CMC样品相反。此外，要达到与维微纯591类似的凝胶强度，所需要的刚毛藻/CMC样品的浓度大概低10倍。 

如所期望的那样，延长超声处理导致充分活化的纤维素微晶均相分散体的形成：描述活化刚毛藻纤维素分散体(5.7±0.3mg/10ml)的相对透明度与超声时间的函数关系的曲线图，其中I＝悬浮液的透光率(％)，I₀＝水的透光率(％)，刚毛藻悬浮液的相对透明度随着超声时间而增加。所得分散体的透明性是有利的性质，因为在选择最终产品的着色剂方面具有更高的灵活性。 

刚毛藻/CMC纤维素分散体(例如0.5％固体含量每体积)即使是在氯化钠含量超过10％并高达50％(盐重量每体积分散体)也不凝结。商业上的类似物如德国JRS Pharma的维微纯MCG在氯化钠含量为4％(盐重量每体积分散体)时就凝结，并具有典型的相分离。即使盐不完全溶解，盐粒保持悬浮在粘性聚集体中，也不改变其外 观。 

刚毛藻纤维素在纤维素浓度低至0.2％w/v(对于总的CMC浓度)时形成凝胶结构，而商业可获得的类似物的下限是约1.5％w/v固体含量。尽管常规可分散纤维素品种已经通常用于减少在各种制剂如乳酪、低脂肪食品中的油质组分，他们的性质已经被证实通常是不尽如人意的。在需要基本上不含脂肪的产品时，经常发生这种情况：随着脂肪含量的降低，就必须要加入更多纤维素基成分，这就带来了不利的感官性质。根据不同的产品，这些不利影响可能包括干燥感、白质地感、发涩或其他令人不愉快的味道。从上面可以推断，在现有技术中为了获得达到类似脂肪限度的功能，需要相当大量的纤维素基成分。在本发明中已经发现，通过使用非种子来源(如藻类)的纤维素就可能显著降低形成稳定的凝胶结构所需要的纤维素浓度，并且从而降低了与使用大量纤维素有关的负面影响。 

相应地，在一个实施方案中，包含非种子纤维素粉末组合物的凝胶可以包含的非种子纤维素与稳定剂的重量比为约2∶1-约40∶1。当CMC和MCC的比值为约1∶9时发现了最佳凝胶性能，而没有CMC的情况下，MCC不形成稳定的凝胶结构。在另一个实施方案中，包含非种子纤维素粉末组合物的凝胶可以包含的非种子纤维素与稳定剂的重量比为非种子纤维素的约0.2％-约30％w/v。在再另一个实施方案中，包含非种子纤维素粉末组合物的凝胶可以包含约0.5％-约2％w/v的非种子纤维素。在进一步的实施方案中，包含非种子纤维素粉末组合物的凝胶可以包含少于约0.1％w/v的稳定剂。 

本发明的纤维素具有非种子有机体来源。其特征在于大的表面积，典型地为大于5m²/g(通过BET N₂气吸附分析获得)，和大于0.01cm³/g的孔体积。它是稳定的、高度结晶的粉末，即使是在高潮湿的环境(RH～100％)或者是在干燥过程例如喷雾干燥中也能保持其微粒的高度多孔结构。当单独或者与稳定剂例如水状胶体(如CMC)组合分散在水中时，本发明的材料产生了稳定的凝胶结构。显示类 凝胶性质的下限为约0.2％w/v。 

潜在应用领域包括冷冻奶制食品(如冰淇淋、冰冻奶、酸奶、蛋黄酱等)、局部应用的组合物、各种药物分散体系(如乳膏、药膏、悬浮液、乳液)以及化妆用途的局部制剂。此外，藻类和细菌纤维素显示出许多独特的性质，包括高机械强度、高结晶性和高孔隙率的超精细纳米纤维网状结构，可用于设计生物相容性的人造组织结构，如人造血管、皮肤和骨骼结构。从木醋杆菌(Acetobacter xylinum)得到的细菌纤维素在以前已经作为这类生物组织工程的潜在基材被公开了(参见G.Helenius，H.Backdahl，A.Bodin，U.Nannmark，P.Gatenholm，B.Risberg.2006.″In vivo biocompatibility of bacterial cellulose″，Journal of Biomedical Materials Research Part A，76A(2)：431-438；A.Bodin，L.Gustafsson，P.Gatenholm 2006.″Surface-engineered bacterial cellulose as template for crystalklization of calcium phosphate.″Journal of Biomaterials Science Polymer Edition，17(4)：435-477；H.Backdahl，G.Helenius，A.Bodin，U.Nannmark，B.R.Johansson，B.Risberg，P.Gatenholm.2006.″Mechanical properties of bacterial cellulose and interactions with smooth muscle cells″，Biomaterials，27：2141-2149)。相应地，非种子来源的纤维素还可以在各种类型的涂料和染料的制备中用作悬浮助剂。此外，非种子纤维素组合物可以用在人造组织工程的生物相容性材料或可植入性生物材料中。 

实施例

实施例1.含有氢化可的松乙酸酯的乳膏制剂 

水相                                ％，w/w 

刚毛藻/CMC分散体*                   到100％ 

对羟基苯甲酸甲酯                    0.25 

氢化可的松乙酸酯                    1 

丙二醇                              10 

聚山梨醇酯80                        5 

油相 

十六烷醇                            2.5 

对羟基苯甲酸丙酯                    0.15 

甘油基单硬脂酸酯                    10.0 

*刚毛藻/CMC，Blanose 7MF(纤维素/CMC比85/15％w/w)分散体，含有例如0.5-1％w/w的刚毛藻。 

将油相组分单独混合并加热到70℃。使用高剪切均质机将水相组分分散到水中，直到刚毛藻纤维素被充分活化。然后将热的油相倒入水相中并充分混合。将热的乳膏倒入药膏管并让其固化。 

实施例2.热稳定的无脂风味甜饼填料 

成分                                ％，w/w 

刚毛藻/CMC分散体*                   到100％ 

甘油                                20 

粉状的糖                            40 

天然香料                            可变量 

着色剂                              可变量 

*刚毛藻/CMC，Blanose 7MF(纤维素/CMC比85/15％w/w)分散体，含有例如0.5-1％w/w的刚毛藻。 

将刚毛藻/CMC、糖、着色剂和香料在水中分散，直到纤维素被充分活化。将甘油加热到60℃并在搅拌下加入到分散体中。彻底混合得到均相的果冻状物料。 

实施例3.用于人造血管工程的生物相容性纤维素基基材 

通过在Millipore^TM水中反复煮沸，并随后在高压灭菌器中灭菌30分钟将刚毛藻消毒。在Millipore^TM水中无菌条件下活化得到的刚毛藻纤维素纳米原纤维，以制备厚的凝胶结构，并将该凝胶结构在圆柱形模具中干燥制备纤维素管。多次重复该过程以便制备具有所 希望厚度的管。 

实施例4.用于人造骨骼工程的生物相容性纤维素基基材 

通过在Millipore^TM水中反复煮沸，并随后在高压灭菌器中灭菌30分钟将刚毛藻消毒。在Millipore^TM水中无菌条件下活化获得的刚毛藻纤维素纳米原纤维，以形成厚的凝胶结构。向分散体中加入已经灭菌的磷酸钙并剧烈搅拌。将所得物料干燥到水分含量约5wt％。通过直接压缩将物料模塑成所希望的形状。 

成分                                  ％，w/w 

刚毛藻纤维素粉末                      4 

磷酸钙                                20 

Millipore TM水                        到100％ 

Claims (28)

1.一种可分散纤维素粉末组合物，包含非种子纤维素粉末，其中所述非种子纤维素粉末源自于藻类或真菌，该组合物进一步包含稳定剂，其中所述稳定剂帮助分散和其中所述稳定剂包括水状胶体，且其中所述纤维素粉末组合物在水中以0.2％-0.5％w/v存在时形成凝胶。

2.权利要求1的组合物，包含非种子纤维素粉末，其中所述非种子纤维素粉末源自于藻类。

3.权利要求2的组合物，其中所述藻类包括绿藻、蓝绿藻、金黄藻、褐藻、红藻或者它们的组合。

4.权利要求3的组合物，其中所述绿藻包括丝状藻和/或球状藻或者它们的组合。

5.权利要求4的组合物，其中所述藻类包括来自刚毛藻目、管枝藻目或者其组合的藻类。

6.权利要求1的组合物，其中所述藻类包括来自刚毛藻目的藻类。

7.权利要求2的组合物，其中所述非种子纤维素粉末的表面积大于或等于5m²/g。

8.权利要求2的组合物，其中所述非种子纤维素粉末的表面积大于或等于8m²/g。

9.权利要求1的组合物，其中所述水状胶体包括羧甲基纤维素、关岛胶、刺槐豆胶、阿拉伯胶、藻酸钠、藻酸丙二醇酯、角叉菜胶、刺梧桐树胶、黄原胶或者它们的组合。

10.权利要求1、2或3的组合物，进一步包含功能性成分。

11.权利要求10的组合物，其中所述功能性成分包括一种或多种调味料、矫味剂、着色剂、保湿剂、药物成分、药物赋形剂或者它们的组合。

12.权利要求10的组合物，其中所述功能性成分包括一种或多种用于人造组织工程的生物相容性材料。

13.包含可分散的非种子纤维素粉末组合物的凝胶，包含非种子纤维素粉末，其中所述非种子纤维素粉末源自于藻类或真菌，且所述凝胶由所述非种子纤维素粉末形成，其中所述纤维素粉末组合物在水中以0.2％-0.5％w/v存在时形成凝胶，且其中所述凝胶包含少于0.1％w/v的稳定剂，所述稳定剂帮助分散且所述稳定剂包括水状胶体。

14.根据权利要求13的凝胶，包含0.2％-30％w/v的非种子纤维素。

15.根据权利要求13的凝胶，包含0.5％-2％w/v的非种子纤维素。

16.包含可分散的非种子纤维素粉末组合物的悬浮液，其中所述非种子纤维素粉末源自于藻类或真菌，且所述悬浮液是均相的悬浮液，其中所述纤维素粉末组合物在水中以0.2％-0.5％w/v存在时形成凝胶，其中所述组合物进一步包含稳定剂，所述稳定剂帮助分散且所述稳定剂包括水状胶体。

17.包含权利要求1的非种子纤维素粉末组合物的凝胶，其中所述非种子纤维素粉末组合物包含的非种子纤维素和稳定剂重量比为2∶1-40∶1。

18.包含权利要求13的凝胶的食品。

19.包含权利要求13的凝胶的局部应用组合物。

20.包含权利要求16的悬浮液的药物制剂。

21.包含权利要求16的悬浮液的涂料制剂。

22.包含权利要求1、2或3的组合物的用于人造组织工程的生物相容性材料。

23.包含权利要求1、2或3的组合物的可植入生物材料。

24.制备可分散非种子纤维素粉末组合物的方法，包括：纯化源自于藻类或真菌的非种子纤维素料并将研磨的非种子纤维素与稳定剂一起共喷雾干燥，从而形成非种子纤维素粉末组合物，其中所述稳定剂帮助分散，且其中所述纤维素粉末组合物在水中以0.2％-0.5％w/v存在时形成凝胶；和使用高剪切均质机将非种子纤维素组合物在水介质中活化。

25.权利要求24的方法，其中纯化非种子纤维素料的步骤包括用次氯酸钠漂白非种子纤维素料和碱提取α-纤维素。

26.权利要求24的方法，进一步包括在共喷雾干燥之前先将非种子纤维素料机械粉碎的步骤，其中共喷雾干燥产生粉末级的纤维素。

27.权利要求24的方法，进一步包括在共喷雾干燥之前先将非种子纤维素料酸水解的步骤，其中共喷雾干燥制备微晶级的纤维素。

28.制备可分散非种子纤维素组合物的方法，包括：纯化源自于藻类或真菌的非种子纤维素料；研磨纯化的非种子纤维素料；喷雾干燥该研磨的非种子纤维素；和将非种子纤维素组合物分散在稳定剂溶液中，以形成非种子纤维素粉末组合物，其中所述稳定剂帮助分散和所述稳定剂包括水状胶体，且其中所述纤维素粉末组合物在水中以0.2％-0.5％w/v存在时形成凝胶。