CN101732259A

CN101732259A - 壳聚糖微米粒及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN101732259A
Application number: CN200910214313A
Authority: CN
Inventors: 苏政权; 陶毅; 张宏亮; 高冰; 胡因铭; 郭姣
Original assignee: Guangdong Pharmaceutical University
Current assignee: Guangdong Pharmaceutical University
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2009-12-29
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-29
Also published as: CN101732259B

Abstract

本发明公开了一种壳聚糖微米粒及其制备方法和应用。将壳聚糖或水溶性壳聚糖溶溶液采用喷雾干燥法制得微米粒。本发明解决了壳聚糖和水溶性壳聚糖吸收及溶解性难等问题，有效提高了其降脂和控制体重的生物活性作用，同时也可大大降低其副作用，且不使用有机溶剂和醛类交联固化剂，产品不含有毒物质，从根本上解决壳聚糖目前在该方面应用所存在的技术难题。本发明采用常用设备，工艺简单，条件温和，产率高，生产周期短，生产成本低。

Description

壳聚糖微米粒及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于医药和功能性食品技术领域，具体涉及一种壳聚糖微米粒及其制备方法和应用。

背景技术

壳聚糖是通过甲壳素脱乙酰基而制得，是一种天然聚阳离子多糖衍生物，大量存在于海洋节肢动物(虾、蟹)的甲壳中，也存在于低等动物菌类、昆虫、藻类细胞膜中，资源十分丰富。壳聚糖本身带有正电荷使它能和带有负电荷的脂肪和胆汁酸相结合；壳聚糖还能通过疏水键与中性脂肪结合来乳化它们。大量的动物和人体试验结果证明壳聚糖能够明显降低血液中的胆固醇和脂肪含量。即使目前大多数研究者认为壳聚糖作为一种膳食纤维和食品添加剂对人体几乎无毒副作用，但是许多报道表明大量食用壳聚糖导致便秘、腹痛、呕吐、恶心等不良反应。所以，需要寻找一种可行的方法来解决壳聚糖在使用过程中的剂量与副作用问题。

研究结果表明壳聚糖的粒径在变小的时候，由于表面积迅速增大能够更多的吸附脂肪和脂肪酸，最终可以更好的降低血液中的胆固醇和脂肪；并且水溶性的壳聚糖降低胆固醇和脂肪的能力比普通的壳聚糖强。

但是，壳聚糖通常都是作为制备其他药物微米粒的壁材或者辅料，采用水相加入油相乳化方法制备，由于乳化聚合法制备过程中使用了大量的引发剂和有机溶剂会带入毒性。目前，利用直接制备法制备壳聚糖和水溶性壳聚糖微米粒的方法未见公开文献报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种壳聚糖微米粒，包括壳聚糖微米粒和水溶性壳聚糖微米粒。具体针对现有壳聚糖需要使用的剂量大而易引起不良反应、在胃中溶解时间过长等缺陷，提供一种微米粒级壳聚糖，提高壳聚糖的活性，解决吸收及溶解性等问题，同时也可大大降低其副作用，从根本上解决壳聚糖目前应用于各个领域、尤其是医药及功能性食品技术领域的减肥降血脂方面存在的技术难题和瓶颈。

本发明的另一个目的是提供一种水溶性壳聚糖微米粒。

本发明还有一个目的是提供上述壳聚糖微米粒和水溶性壳聚糖微米粒的制备方法，不需要使用有机溶剂和醛类交联固化剂，工艺简单。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供一种壳聚糖微米粒，将壳聚糖溶于水得壳聚糖水溶液，往壳聚糖水溶液加入乙酸溶液搅拌至完全溶解后采用喷雾干燥法制备得到。

所述壳聚糖水溶液中壳聚糖的质量百分比浓度优选为1.5％。

所述乙酸溶液的体积比浓度可以不作特殊要求，能够促使壳聚糖较好地溶解即可。本发明优选体积比浓度为36％的乙酸；乙酸溶液的用量优选按照壳聚糖：乙酸溶液的质量体积比为1～1.2g∶1ml的比例确定。

本发明同时提供一种水溶性壳聚糖微米粒，将水溶性壳聚糖溶于水制备成水溶性壳聚糖溶液后采用喷雾干燥法制备得到。

所述水溶性壳聚糖水溶液中水溶性壳聚糖的质量百分比浓度优选为2.0％。

采用本发明方法制备得到的壳聚糖微米粒和水溶性壳聚糖微米粒的平均粒径介于1～999μm之间。

本发明提供了制备所述壳聚糖微米粒和水溶性壳聚糖微米粒的方法，包括以下步骤：

(1)取壳聚糖加到蒸馏水中，加入乙酸溶液，搅拌至壳聚糖溶解，得壳聚糖溶液备用；

或取水溶性壳聚糖加到蒸馏水中搅拌溶解得水溶性壳聚糖溶液备用；

(2)使用喷雾干燥机将上述壳聚糖溶液或水溶性壳聚糖溶液制备得到微米粒。

喷雾干燥制备条件：0.7mm的标准喷嘴，干燥塔进风温度120～190℃，出口温度80～85℃，热风流量80～100％，蠕动泵流量30～80％，压缩空气压力10～15atm。

优选的，喷雾干燥制备条件为：0.7mm的标准喷嘴，干燥塔进风温度160℃，出口温度80～85℃，热风流量90％(约35m³/h)，蠕动泵流量50％(约600ml/h)，压缩空气压力10～15atm。

本发明的有益效果是：

(1)本发明成功提供了壳聚糖微米粒和水溶性壳聚糖微米粒，壳聚糖和水溶性壳聚糖表面积大大提高，有效提高壳聚糖对脂肪和脂肪酸的吸附能力，使其更好地应用于制备预防和治疗高血脂或控制体重增加的保健食品或药物方面，为壳聚糖和水溶性壳聚糖在医药领域更广泛的应用提供技术保障。

(2)本发明方法工艺简单，采用常用设备，条件温和，产率高，生产时间短，成本较低。

(3)本发明方法不使用有机溶剂和醛类交联固化剂，产品不含有毒物质。

附图说明

图1壳聚糖微米粒粒径分布图

图2水溶性壳聚糖微米粒粒径分布图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步详细说明本发明，有助于本领域的普通技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。

实施例1壳聚糖微米粒的制备

(1)取27.2g壳聚糖(按照现有方法自制或市购产品，参考分子量为30～50万，但分子量与本发明技术的实现无直接关系，下同)加到1800ml蒸馏水中机械搅拌器搅拌，加入25ml体积比浓度为36％的乙酸溶液，搅拌至壳聚糖溶解，得壳聚糖溶液备用；

(2)使用国产L-117型实验室用喷雾干燥机(北京来亨科贸有限责任公司，也可以采用其他厂家类似设备)制备微米粒，制备过程使用标准0.7mm的喷嘴，干燥塔进风温度160℃，出口温度80～85℃，热风流量90％(约35m³/h)，蠕动泵流量50％(约600ml/h)，压缩空气压力10～15atm。

制备得到16.5g壳聚糖微米粒，产率为60.7％。

使用激光粒度仪对其粒径进行测定，平均粒径为4.07μm，见附图1所示。

实施例2壳聚糖微米粒的制备

(1)取23.3g壳聚糖(按照现有方法自制或市购产品，参考分子量为30～50万)加到1800ml蒸馏水中机械搅拌器搅拌，同时加入18.0ml体积比浓度为36％的乙酸溶液，搅拌至壳聚糖溶解，得壳聚糖溶液备用；

(2)使用国产L-117型实验室用喷雾干燥机将上述壳聚糖溶液制备成微米粒，制备过程使用标准0.7mm的喷嘴，干燥塔进风温度160℃，出口温度80～85℃，热风流量90％(约35m³/h)，蠕动泵流量50％(约600ml/h)，压缩空气压力10～15atm。

制备得到21.0g壳聚糖微米粒，产率为52.9％。

实施例3壳聚糖微米粒的制备

(1)取23.3g壳聚糖(按照现有方法自制或市购产品)加到1800ml蒸馏水中机械搅拌器搅拌，同时加入18.0ml体积比浓度为36％的乙酸溶液，搅拌至壳聚糖溶解，得壳聚糖溶液备用；

(2)使用国产L-117型实验室用喷雾干燥机将上述壳聚糖溶液制备成微米粒，制备过程使用标准0.7mm的喷嘴，干燥塔进风温度120℃，出口温度80～85℃，热风流量80％，蠕动泵流量80％，压缩空气压力10～15atm。制备得到21.0g壳聚糖微米粒。

实施例4壳聚糖微米粒的制备

(2)使用国产L-117型实验室用喷雾干燥机将上述壳聚糖溶液制备成微米粒，制备过程使用标准0.7mm的喷嘴，干燥塔进风温度190℃，出口温度80～85℃，热风流量100％，蠕动泵流量30％，压缩空气压力10～15atm。制备得到21.0g壳聚糖微米粒。

实施例5水溶性壳聚糖微米粒的制备

(1)取36.1g水溶性壳聚糖(按照现有方法自制或市购产品，分子量为5～10万)加到1800ml蒸馏水中机械搅拌器搅拌，搅拌至壳聚糖溶解，得水溶性壳聚糖溶液备用；

(2)使用国产L-117型喷雾干燥机制备微米粒，制备过程使用标准0.7mm的喷嘴，干燥塔进风温度160℃，出口温度80～85℃，热风流量90％(约35m³/h)，蠕动泵流量50％(约600ml/h)，压缩空气压力10atm。

制备得到16.5g壳聚糖微米粒，产率为60.7％。

使用激光粒度仪对其粒径进行测定，平均粒径为1.58μm，见附图2所示。

实施例6水溶性壳聚糖微米粒的制备

(2)使用国产L-117型喷雾干燥机制备微米粒，制备过程使用标准0.7mm的喷嘴，干燥塔进风温度130℃，出口温度80～85℃，热风流量85％，蠕动泵流量70％，压缩空气压力8atm。制备得到16.5g壳聚糖微米粒。

实施例7壳聚糖和水溶性壳聚糖微米粒降脂预防作用动物实验

高脂乳剂制备：取20g精制猪油置于烧杯中，80℃水浴熔化后加入80目的胆固醇粉末10g和1g丙硫氧嘧啶，充分搅拌溶解。再加入5ml吐温-80，不断搅拌下加入10％的脱氧胆酸钠溶液20ml，搅拌乳化成初乳后加蒸馏水至100ml，即得高脂乳剂。

(1)实验中使用清洁级昆明种小鼠36只(购自广州中医药大学实验动物中心)，体重20±2g，雌雄各半。饲养在温度和湿度保持恒定的房间内，自由饮食。

(2)适应性饲养5天后，随机分为6组(n＝6)：正常生理盐水对照组(NF)，高脂乳剂对照组(HF)，现有普通壳聚糖对照组(CTS)，现有普通水溶性壳聚糖对照组(WSC)，壳聚糖微米粒预防组(CMP)，水溶性壳聚糖微米粒预防组(WMP)。实验过程中每周对小鼠体重称重一次并记录。NF组食用普通市售大鼠饲料直到实验结束，HF组每天灌胃给予0.25ml高脂乳剂直到实验结束；CTS组、WSC组、CMP组、WMP组每天在灌喂高脂乳剂的同时分别按照每1kg鼠重加喂30mg的壳聚糖、水溶性壳聚糖、壳聚糖微米粒或水溶性壳聚糖微米粒，实验时间为两周。

(3)实验结束后，所有小鼠均禁食一天。乙醚麻醉后毛细管眼眶取血，3000r/min离心15min后取上清血清，用试剂盒在自动生化仪上测定血清四项指标即总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)。

实验结果分析：

对实验性小鼠的体重的影响结果见表1。

表1CTS微米粒与WSC微米粒对实验性小鼠体重增量的影响(means+SD，n＝6)

由表1可以看出，与正常组和高脂对照组相比较，CTS组、WSC组和微米粒组均能很好的控制小鼠的体重，且制备成微米粒后体重还出现了负增长，说明微米粒能很好的控制小鼠的体重。

对实验性小鼠血清四项指标的影响结果见表2所示。

表2CTS微米粒与WSC微米粒对实验性小鼠血清四项的影响(means+SD，n＝6)

由表2可知，高脂组和正常组比较，TC、TG、LDL-C均有差异且均高于正常组，造模成功；与高脂组比较，CTS组、WSC组、CTS微米粒组、WSC微米粒组的TC、TG、LDL-C均有差异，均低于高脂组，说明壳聚糖、水溶性壳聚糖、壳聚糖微米粒和水溶性壳聚糖微米粒均能预防高血脂的发生，但微米粒组和CTS组、WSC组并无明显差异性。

实施例8壳聚糖和水溶性壳聚糖微米粒降脂治疗作用动物实验

(1)实验中使用SPF级雄性SD大鼠64只，体重200±20g。饲养在温度和湿度保持恒定的房间内，自由饮食。大鼠适应性饲养5天后，随机分为8组(n＝8)：正常生理盐水对照组(NF)，高脂乳剂对照组(HF)，壳聚糖对照组(CTS)，水溶性壳聚糖对照组(WSC)，壳聚糖微米粒治疗组中剂量(CM)，壳聚糖微米粒治疗组小剂量(CS)，水溶性壳聚糖微米粒治疗组中剂量(WM)，水溶性壳聚糖微米粒治疗组小剂量(WS)。

实验过程中每周对大鼠体重称重一次并记录。NF组食用普通市售大鼠饲料直到实验结束，HF组每天灌胃接受2ml高脂乳剂直到实验结束；其他组均每天灌胃给予2ml高脂乳剂2周，随后4周内CTS组和WSC组分别按照每kg鼠重每天灌胃接受450mg壳聚糖或水溶性壳聚糖；CM组和WM组每天分别按照每kg鼠重灌胃接受450mg壳聚糖或水溶性壳聚糖微米粒，CS组和WS组分别按照每kg鼠重每天灌胃接受225mg壳聚糖或水溶性壳聚糖微米粒；所有组均自由饮食不加控制。

(2)实验结束后，所有大鼠均禁食一天。乙醚麻醉后，毛细管眼眶取血分装于普通离心管和抗凝离心管。所有大鼠随后均解剖，取肝脏、肾周脂肪、睾周脂肪并称重。另取肝脏一小块迅速保存于-80℃冰箱中保存至下次使用。

(3)取未抗凝处理的血液在3000r/min条件下离心15分钟，取上面的血清用试剂盒在自动生化仪上测定血清中的总胆固醇(TC)，甘油三脂(TG)，高密度脂蛋白(HDL-C)，低密度脂蛋白(LDL-C)。并用试剂盒在紫外可见分光光度计上测定超氧化物岐化酶(SOD)的含量。

(4)取抗凝处理的血液在3000r/min条件下离心5分钟，取上面的血浆用血液流变仪测定其粘度。

(5)取肝组织0.1g于离心管中，加2ml提取液氯仿-甲醇溶液(1∶1)后匀浆，再补加提取液3ml，混匀。经24h抽提，不断震摇，最后3000r/min离心5min，得抽提液，用试剂盒测定肝组织中的TC，TG，HDL-C，LDL-C，和SOD。

实验结果分析

对实验性大鼠体重的影响结果见表3所示。

表3CTS微米粒与WSC微米粒对实验性大鼠体重的影响(means+SD，n＝8)

由表3可看出，与正常组比较，WSC组有明显差异(P＜0.05)，说明水溶性壳聚糖能很好的降低大鼠体重；且CTS微米粒组中剂量有显著性差异(P＜0.05)，说明壳聚糖制备为微米粒后能增强其降低体重的能力。

对实验性大鼠肝重、肝指数、肾周脂肪重量、睾周脂肪重量和体脂的影响结果见表4和表5所示。

表4CTS微米粒与WSC微米粒对实验性大鼠肝重的影响(means+SD，n＝8)

由表4可以看出，CTS微米粒和WSC微米粒对大鼠肝重和肝指数均无显著性影响。

表5CTS微米粒与WSC微米粒对实验性大鼠肝重的影响(means+SD，n＝8)

由表5可以看出，CTS微米粒和WSC微米粒对大鼠体脂重量均无显著性影响。

对实验性大鼠血浆粘度的影响结果见表6所示。

表6CTS微米粒与WSC微米粒对实验性大鼠血浆粘度的影响(means+SD，n＝8)

由表6可看出，除WSC对照组外，和高脂对照组比较其他的组均有显著性差异(P＜0.05)，且粘度均小于高脂组，说明水溶性壳聚糖无降低大鼠血浆粘度的作用，但是制备为微米粒后就能增强水溶性壳聚糖降低血浆粘度的作用；壳聚糖和壳聚糖微米粒均能降低血浆粘度；但是壳聚糖和壳聚糖微米粒中、小剂量组间无明显差异，说明小剂量的壳聚糖微米粒或水溶性壳聚糖微米粒能明显减少壳聚糖用量但疗效并没有降低。

对实验性大鼠血清中的四项指标的影响结果见表7。

表7CTS微米粒与WSC微米粒对实验性大鼠血清四项的影响(means+SD，n＝8)

由表7可看出，TC数据显示：和高脂对照组比较均有显著性差异(P＜0.05)，说明壳聚糖、水溶性壳聚糖、壳聚糖微米粒、水溶性壳聚糖微米粒均能够治疗高胆固醇症；壳聚糖和水溶性壳聚糖微米粒组与壳聚糖、水溶性壳聚糖对照组比也有显著差异性(P＜0.05)均低于对照组，说明制备成微米粒后能增强壳聚糖和水溶性壳聚糖治疗高胆固醇症能力；且微米粒组间无明显差异，说明微米粒亦能减少用量疗效并不降低。TG数据显示：壳聚糖和水溶性壳聚糖不能降低血液中的TG，但是微米粒组和对照组比较却均能明显降低血液中的TG，不同剂量见无差异，说明能减少用量疗效不下降；HDL-C和LDL-C数据显示组间无明显差异。

对肝脏中的四项指标的影响结果见表8。

表8CTS微米粒与WSC微米粒对实验性大鼠肝脏四项的影响(means+SD，n＝8)

由于肝脏中的各个指标含量较少，故数据显示无显著性差异。

对血清和肝脏中SOD的影响结果见表9所示。

表9CTS微米粒与WSC微米粒对实验性大鼠血清和肝SOD的影响(means+SD，n＝8)

从表9可看出，CTS组和高脂组、正常组均无显著性差异，说明壳聚糖不能很好的升高血清中的SOD；WSC组、WSC微米粒组对SOD有一定的升高作用，但和正常组、高脂组比较无显著性差异。但是CTS微米粒中剂量组和正常组、高脂组比较有显著性差异(P＜0.05)，说明壳聚糖制备成微米粒亦能增强升高血清SOD的作用。

就肝中SOD而言，CTS组、WSC组和正常组、高脂组比较均无统计学意义，说明壳聚糖、水溶性壳聚糖均不能很好增加肝中的SOD含量；但是微米粒组，除CTS微米粒小剂量无显著性差异外，其他微米粒组均有显著性差异，说明制备成微米粒后能明显增强壳聚糖和水溶性壳聚糖升高肝中SOD含量的作用。

Claims

1.一种壳聚糖微米粒，其特征在于将壳聚糖溶于水，加入乙酸溶液搅拌至完全溶解后采用喷雾干燥法制备得到。

2.根据权利要求1所述壳聚糖微米粒，其特征在于所述乙酸溶液的体积比浓度为36％；乙酸溶液的用量按照壳聚糖∶乙酸溶液的质量体积比为1～1.2g∶1ml的比例确定。

3.一种权利要求1所述壳聚糖微米粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)取壳聚糖加到水中，加入乙酸溶液，搅拌至壳聚糖溶解，得壳聚糖溶液备用；

(2)使用喷雾干燥法将上述壳聚糖溶液制备成微米粒。

4.根据权利要求3所述壳聚糖微米粒的制备方法，其特征在于喷雾干燥制备条件：0.7mm的标准喷嘴，干燥塔进风温度120～190℃，出口温度80～85℃，热风流量80～100％，蠕动泵流量30～80％，压缩空气压力10～15atm。

5.根据权利要求4所述壳聚糖微米粒的制备方法，其特征在于所述干燥塔进风温度为160℃，热风流量为90％，蠕动泵流量为50％。

6.一种权利要求1所述壳聚糖微米粒的应用，其特征在于应用于制备降脂或控制体重增加的保健食品或药物方面。

7.一种水溶性壳聚糖微米粒，其特征在于将水溶性壳聚糖溶于水后采用喷雾干燥法制备得到。

8.一种权利要求7所述水溶性壳聚糖微米粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)取水溶性壳聚糖加到蒸馏水中搅拌至溶解，得水溶性壳聚糖溶液备用；

(2)使用喷雾干燥机将水溶性壳聚糖溶液制备成微米粒。

9.根据权利要求7所述壳聚糖微米粒的制备方法，其特征在于步骤(2)所述制备条件为：0.7mm的标准喷嘴，干燥塔进风温度160℃，出口温度80～85℃，热风流量90％，蠕动泵流量50％，压缩空气压力10～15atm；优选干燥塔进风温度为160℃，热风流量为90％，蠕动泵流量为50％。

10.一种权利要求6所述水溶性壳聚糖微米粒的应用，其特征在于应用于制备降脂或控制体重增加的保健食品或药物方面。