CN110423291B - 一种速溶透明质酸钠制备方法 - Google Patents

一种速溶透明质酸钠制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种速溶透明质酸钠的制备方法，其特征在于将透明质酸钠溶液与低分子透明质酸钠或壳聚糖进行构架后，通过添加乙醇溶液，将两因素产生协同效应，并经过低压真空环境中冷冻干燥获得了一种速溶透明质酸钠，从而有效的解决机械粉碎对透明质酸钠的结构产生的破坏，并实现了优越的速溶性效果。

Description

一种速溶透明质酸钠制备方法
技术领域：
本发明属于大分子制备技术领域，具体涉及一种速溶透明质酸钠的制备方法。
背景技术：
透明质酸钠(Hyaluronic acid，HA)又名玻璃酸，是由(1-3)-2-N-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖-(1-4)-O-β-D-葡萄糖醛酸的二糖重复排列而形成的一种酸性直链多聚粘多糖，具有很强的亲水性和非常好的保湿性能，广泛存在于动物组织细胞细胞质和部分细菌的夹膜中，应用在医药、化妆品和食品中，也被国际化妆品行业公认为最理想的天然保湿因子。
随着生活的不断提高，生活中所需要的产品品质都在上升，HA在保湿性上是毋庸置疑的。在高质量、高节奏的生活中，人们对时间、效率、安全和环保的要求更加的高。目前，透明质酸钠存在形式为干燥粉末或者加入防腐剂的水溶液。常规分子量120万Da的粉末物料，在加热和搅拌的情况下溶解时间3小时，周期很长，一些特殊产品影响很大。由于物料属于粘多糖产品，水体系虽然使用方便，但水溶剂中极易染菌，储存和保藏需要加入大量防腐剂。本方法制得速溶透明质酸钠很好的解决上述问题。
目前市场上制备速溶型透明质酸钠方法有多种，主要方法有利用喷雾干燥制得细微粉末、利用过锤式粉碎机和超微粉碎机粉碎获得速溶透明质酸钠粉末、利用制粒机制作三维结构的透明质酸钠颗粒。前两种方法基本原理都是利用通过把物料制作成细微的粉末，增加溶解面积。但会出现物料物理剪切力破坏、粉尘和不宜收集现象，同时溶解时间最多降低50％左右。第三种方法降低溶解时间更是微乎其微。
如专利号为201811492399.4的国家发明专利公开了一种速溶透明质酸钠的制备方法，取透明质酸钠粉末加水溶解为透明质酸钠溶液；再加入氯化钠；通过乙醇沉淀透明质酸钠；然后通过剪切乳化至静置30min无分层；再进行固液分离，然后将固体脱水后、干燥；然后依次经过锤式粉碎机和超微粉碎机粉碎，获得速溶透明质酸钠粉末，但是该方法是将透明质酸钠进行乙醇沉淀提纯后，干燥后透明质酸钠纯化固体后，通过机械粉碎的手段获得粒径较小的透明质酸钠粉末，采用机械粉碎，虽然能够到粒径较小的透明质酸钠粉末，但是速溶性不佳，并且由于机械粉碎对透明质酸钠的结构产生的破坏，对于产品的持水性产生很大的影响，严重影响了产品的品质。
发明内容：
为解决上述问题，克服现有技术的不足，本发明提供了一种速溶透明质酸钠的制备方法，能够有效的解决机械粉碎对透明质酸钠的结构产生的破坏，对于产品的保湿性产生很大的影响，严重影响了产品的品质的问题。
本发明解决上述技术问题的具体技术方案为：速溶透明质酸钠制备方法，其特征在于所述制备方法包括如下步骤：
(1)在质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液中添加低分子透明质酸钠或壳聚糖；
(2)然后再缓慢加入有机溶剂，配置成含有预设浓度的有机溶剂的混合溶液；
(3)将混合溶液在-60℃低压真空环境中冷冻干燥得到产品。
进一步地，所述透明质酸钠溶液中透明质酸钠的分子量为120-140万Da；所述低分子透明质酸钠分子量小于20万Da，所述壳聚糖的N-脱乙酰度为95％以上；所述低分子透明质酸钠或壳聚糖的添加量为质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液总质量的5％；所述的质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液为利用透明质酸钠配置而成；或利用发酵液制备而成。
进一步地，所述的质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液利用透明质酸钠配置的方法是：在纯化水中缓慢加入水重量0.5％透明质酸钠，完全溶解后进行使用。
进一步地，所述质量分数为0.5％透明质酸钠溶液利用发酵液制备方法是：
(1)通过兽疫链球菌产生的发酵液进行醇沉后溶解，调节pH9-11降解3-6小时后过滤得到分子量为120-140万Da粗滤液；
(2)调节pH为酸性，加入壳聚糖，吸附2-5小时后调节PH为碱性后过滤得到精滤液；
(3)通入臭氧或过氧化氢气体进行除菌和脱色处理，用红外线辐射氧化性气体和微生物。
进一步地，所述的发酵液制备方法中调节pH为酸性为3.0-5.0，壳聚糖N-脱乙酰度要求为50-55％，过滤时碱性pH大于8；所述的除菌、脱色气体为氯气或臭氧或过氧化氢。
进一步地，所述的发酵液制备方法中pH控制在3.5-4.0，所述的除菌、脱色气体为臭氧。
进一步地，所述的红外线为近红外线，波长为700nm-1100nm。
进一步地，所述有机溶剂为甲醇或乙醇或丙酮或丙二醇或聚乙二醇；所述含有预设浓度的有机溶剂的混合溶液的预设浓度为：甲醇1-3％，乙醇1-3％，丙二醇1-2％，聚乙二醇1-2％。
进一步地，所述有机溶剂为无水乙醇。
进一步地，所述冷冻干燥步骤之前还设置有：测定待冻溶液的凝点，温度降低到低于凝点10℃范围，冷冻后进行粉碎至粒度直径约2-10mm颗粒。
本发明的有益效果是：将透明质酸钠溶液中与低分子透明质酸钠或壳聚糖经过低压真空环境中冷冻干燥获得了一种速溶透明质酸钠，能够有效的解决机械粉碎对透明质酸钠的结构产生的破坏，对于产品的保湿性产生很大的影响，严重影响了产品的品质的问题；
并创造性地在低压真空环境中冷冻干燥之前，缓慢加入有机溶剂配置成低浓度的有机溶剂的混合溶液，获得一种速溶性更好的透明质酸钠。
附图说明：
附图1是本发明实施例一透明质酸钠电镜扫描图；
附图2是本发明实施例二透明质酸钠电镜扫描图；
附图3是本发明对比例一透明质酸钠电镜扫描图；
附图4是本发明对比例二透明质酸钠电镜扫描图；
具体实施方式：
在本发明的描述中具体细节仅仅是为了能够充分理解本发明的实施例，但是作为本领域的技术人员应该知道本发明的实施并不限于这些细节。另外，公知的结构和功能没有被详细的描述或者展示，以避免模糊了本发明实施例的要点。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的具体实施方式：速溶透明质酸钠制备方法，其特征在于所述制备方法包括如下步骤：
(1)在质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液中添加低分子透明质酸钠或壳聚糖；
(2)然后再缓慢加入有机溶剂，配置成含有预设浓度的有机溶剂的混合溶液；
(3)将混合溶液在-60℃低压真空环境中冷冻干燥得到产品。
进一步地，所述透明质酸钠溶液中透明质酸钠的分子量为120-140万Da；所述低分子透明质酸钠分子量小于20万Da，所述壳聚糖的N-脱乙酰度为95％以上；所述低分子透明质酸钠或壳聚糖的添加量为质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液总质量的5％；所述的质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液为利用透明质酸钠配置而成；或利用发酵液制备而成。
进一步地，所述的质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液利用透明质酸钠配置的方法是：在纯化水中缓慢加入水重量0.5％透明质酸钠，完全溶解后进行使用。
进一步地，所述质量分数为0.5％透明质酸钠溶液利用发酵液制备方法是：
(1)通过兽疫链球菌产生的发酵液进行醇沉后溶解，调节pH9-11降解3-6小时后过滤得到分子量为120-140万Da粗滤液；
(2)调节pH为酸性，加入壳聚糖，吸附2-5小时后调节PH为碱性后过滤得到精滤液；
(3)通入臭氧或过氧化氢气体进行除菌和脱色处理，用红外线辐射氧化性气体和微生物。
进一步地，所述的发酵液制备方法中pH控制在3.0-5.0，壳聚糖N-脱乙酰度要求为50-55％，过滤时碱性pH大于8；所述的除菌、脱色气体为氯气或臭氧或过氧化氢。
进一步地，所述的发酵液制备方法中pH控制在3.5-4.0，所述的除菌、脱色气体为臭氧。
进一步地，所述的红外线为近红外线，波长为700nm-1100nm。
进一步地，所述有机溶剂为甲醇或乙醇或丙酮或丙二醇或聚乙二醇；所述含有预设浓度的有机溶剂的混合溶液的预设浓度为：甲醇1-3％，乙醇1-3％，丙二醇1-2％，聚乙二醇1-2％。
进一步地，所述有机溶剂为无水乙醇。
进一步地，所述冷冻干燥步骤之前还设置有：测定待冻溶液的凝点，温度降低到低于凝点10℃范围，冷冻后进行粉碎至粒度直径约2-10mm颗粒。
实施例一：采用配置法制备的质量分数为0.5％的分子量为120-140万Da透明质酸钠溶液与低分子透明质酸钠混溶，并采用真空冷冻干燥制备速溶透明质酸钠的方法步骤如下：
(1)在质量分数为0.5％的分子量为120-140万Da透明质酸钠溶液中添加分子量10万Da的低分子透明质酸钠；所述低分子透明质酸钠的添加量为质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液总质量的5％；质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液为在纯化水中缓慢加入水重量0.5％透明质酸钠，完全溶解后配置而成；
(2)然后再缓慢加入无水乙醇，配置成浓度为2％的乙醇混合溶液；
(3)将乙醇混合溶液在-60℃低压真空环境中冷冻干燥得到产品。
实施例二：采用配置法制备的质量分数为0.5％的分子量为120-140万Da透明质酸钠溶液与N-脱乙酰度为95％以上壳聚糖混溶，并采用真空冷冻干燥制备速溶透明质酸钠的方法步骤如下：
(1)在质量分数为0.5％的分子量为120-140万Da透明质酸钠溶液中添加壳聚糖的N-脱乙酰度为95％以上；N-脱乙酰度为95％以上的壳聚糖添加量为透明质酸钠溶液总质量的5％；所述质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液为在纯化水中缓慢加入水重量0.5％透明质酸钠，完全溶解后配置而成；
(2)然后再缓慢加入无水乙醇，配置成浓度为2％的乙醇混合溶液；
(3)将乙醇混合溶液在-60℃低压真空环境中冷冻干燥得到产品。
实施例三：采用配置法制备的质量分数为0.5％的分子量为120-140万Da透明质酸钠溶液，并采用温度降低凝点以下机械辅助粉碎，进而通过真空冷冻干燥来制备速溶透明质酸钠的方法步骤如下：
(1)在质量分数为0.5％的分子量为120-140万Da透明质酸钠溶液中添加分子量10万Da的低分子透明质酸钠；所述低分子透明质酸钠或壳聚糖的添加量为质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液总质量的5％；质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液为在纯化水中缓慢加入水重量0.5％透明质酸钠，完全溶解后配置而成；
(2)然后再缓慢加入无水乙醇，配置成浓度为2％的乙醇混合溶液；
(3)采用A1123凝点倾点测定仪测定乙醇混合溶液的凝点，温度降低至凝点以下10℃，冷冻后进行粉碎至粒度直径约2-10mm颗粒，然后将粉碎后的颗粒在-60℃低压真空环境中冷冻干燥得到产品，采用对乙醇混合溶液进行预降温，极大地缩短了冷冻干燥时间。
实施例四：采用发酵法制备的质量分数为0.5％的分子量为120-140万Da透明质酸钠溶液来制备速溶透明质酸钠的方法步骤如下：
(1)在质量分数为0.5％的分子量为120-140万Da透明质酸钠溶液中添加分子量10万Da的低分子透明质酸钠；所述低分子透明质酸钠或壳聚糖的添加量为质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液总质量的5％；质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液为发酵液制备而成，具体步骤为：
通过兽疫链球菌产生的发酵液进行醇沉后溶解，调节pH9-11降解5小时后过滤得到分子量为120-140万Da粗滤液；调节pH为3.0-5.0，加入N-脱乙酰度要求为50-55％的壳聚糖，吸附2-5小时后调节pH为碱性后过滤得到精滤液；通入臭氧气体进行除菌和脱色处理，用近波长为700nm-1100nm红外线辐射氧化性气体和微生物。
(2)然后再缓慢加入无水乙醇，配置成浓度为2％的乙醇混合溶液；
(3)将乙醇混合溶液在-60℃低压真空环境中冷冻干燥得到产品。
对比例一：按照国家发明专利为201811492399.4的国家发明专利公开的一种速溶透明质酸钠的制备方法，以援引方式引入，即透明质酸钠粗品进行乙醇沉淀提纯后，干燥后透明质酸钠纯化固体后，通过机械粉碎的手段获得粒径为2-25um的透明质酸钠粉末；
对比例二：采用购买的形式，购买于山东安华生物医药股份有限公司生产的型号为分子量约为120-140万Da的透明质酸钠固体成品，状态为直径约0.1-1mm的大颗粒；
对比例三：将含量为0.5％、分子量为120-140万Da的透明质酸钠溶液，直接进行真空冷冻干燥，获得网状结构的产品；
对比例四：采用单一变量法，将含量为0.5％、分子量为120-140万Da的透明质酸钠溶液，除去分子构架工艺，然后再缓慢加入无水乙醇，配置成浓度为2％的乙醇混合溶液；并将乙醇混合溶液在-60℃低压真空环境中冷冻干燥得到产品；
对比例五：采用单一变量法，将含量为0.5％、分子量为120-140万Da的透明质酸钠溶液，除去乙醇助剂工艺，添加壳聚糖的N-脱乙酰度为95％以上；N-脱乙酰度为95％以上的壳聚糖添加量为透明质酸钠溶液总质量的5％；所述质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液为在纯化水中缓慢加入水重量0.5％透明质酸钠，完全溶解后配置而成；在-60℃低压真空环境中冷冻干燥得到产品；
对比例六：采用单一变量法，将含量为0.5％、分子量为120-140万Da的透明质酸钠溶液，除去乙醇助剂工艺，添加分子量10万Da的低分子透明质酸钠；所述低分子透明质酸钠或壳聚糖的添加量为质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液总质量的5％；质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液为在纯化水中缓慢加入水重量0.5％透明质酸钠，完全溶解后配置而成；在-60℃低压真空环境中冷冻干燥得到产品。
透明质酸钠具有保湿性、润滑性、生物相容性、生物可降解性和细胞附着等功能，其水溶液具有较大的黏度和流变性，透明质酸钠的活性与黏度和流变性存在相关性，因此，将上述产品的速溶性及黏度和流变性的指标进行检测；其中速溶性以单位质量的透明质酸钠完全溶解的时间进行测定，黏度和流变性采用中国药典2015年版0633黏度测定法，对于透明质酸钠溶液的黏度进行测定，具体试验结果如下：
表1透明质酸钠性能指标对比数据
Figure GDA0002459276950000091
Figure GDA0002459276950000101
由上述表格分析可知：
(1)由实施例一、对比例一和对比例二分析可知：本发明制备的透明质酸钠产品，速溶时间为5min远远短于其他两组的65min和156min；黏度为13.2mm2/s低于对比例二的15.5mm2/s，更优于对比例一的42.3mm2/s，保持了较好的润滑性、生物相容性、生物可降解性和产品流动性；这可能是由于超细粉碎导致的透明质酸钠产品成为粉末，破坏了透明质酸钠的结构，且粉碎时极易产热，由于透明质酸在高温下容易被破坏，产生直接结果为物料发黄，更深一步出现物料稳定性变差，结构被破坏，溶解到水中出现物料运动黏度下降明显现象，较小的粒径虽然在速溶性有所提升，但是由于结构破坏影响了透明质酸钠的润滑性、生物相容性、生物可降解性和产品流动性；
(2)实施例一和对比例三对比分析可知：本发明制备的透明质酸钠产品，速溶时间为5min短于对比例三的20min，这是由于乙醇助剂的使用对分子构架的组建起引导作用；黏度为13.2mm2/s与对比例三的15.2mm2/s相接近；
(3)实施例一、对比例三和对比例四对比分析可知：本发明制备的透明质酸钠产品，速溶时间为5min短于对比例三和对比例四的20min；黏度为13.2mm2/s低于对比例三和对比例四，而对比例三15.2mm2/s比对比例四的12.0mm2/s略差，这是构架物对产品速溶性有很大的提升，乙醇助剂的对于产品稳定性有略微的提升，对于没有进行分子架构的工艺单独添加乙醇助剂没有差异性；
(4)对比例四和对比例六对比分析可知：仅仅通过分子架构工艺的优化，能够对速溶效果进行略微地提升，而对于黏度没有差异性；
(5)实施例一、对比例四和对比例六对比分析可知：分子架构工艺的优化的同时，进行乙醇助剂工艺的优化，能够对于速溶效果和黏度起到了促进效果，实施例一的速溶时间为5min远远短于对比例四和对比例六的20min和15min；
(6)实施例一和实施例二对比可知：以N-脱乙酰度为95％的壳聚糖作为构架物在产品稳定性上优越于以低分子透明质酸为构架物的制备方法。
综上所述：
(1)本发明相对于传统直接机械超微破碎法制备的透明质酸，在速溶性、润滑性、生物相容性、生物可降解性和产品稳定性均具有显著性的优势；
(2)本发明证明通过低压真空冷冻干燥的方法对产品的速溶性有很大的提升；
(3)以N-脱乙酰度为95％的壳聚糖作为构架物在产品稳定性上优越于以低分子透明质酸为构架物的制备方法；
(4)透明质酸钠溶液与低分子透明质酸钠或壳聚糖进行构架后，通过添加乙醇溶液，将两因素产生协同效应，并经过低压真空环境中冷冻干燥获得了一种速溶透明质酸钠，从而有效的解决机械粉碎对透明质酸钠的结构产生的破坏，并实现了优越的速溶性效果。

Claims (9)

1.一种速溶透明质酸钠制备方法，其特征在于所述制备方法包括如下步骤：
(1)在透明质酸钠溶液中添加低分子透明质酸钠或壳聚糖；
(2)然后再缓慢加入有机溶剂，配置成含有预设浓度的有机溶剂的混合溶液；
(3)将混合溶液在低压真空环境中冷冻干燥得到产品；
所述透明质酸钠溶液中透明质酸钠的分子量为120-140万Da；所述低分子透明质酸钠分子量小于20万Da，所述壳聚糖的N-脱乙酰度为95％以上；
所述有机溶剂为甲醇或乙醇或丙二醇或聚乙二醇；所述含有预设浓度的有机溶剂的混合溶液的预设浓度为：甲醇1-3％，乙醇1-3％，丙二醇1-2％，聚乙二醇1-2％。
2.根据权利要求1所述的速溶透明质酸钠制备方法，其特征在于所述低分子透明质酸钠或壳聚糖的添加量为质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液总质量的5％；所述的质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液为利用透明质酸钠配置而成；或利用发酵液制备而成。
3.根据权利要求2所述的速溶透明质酸钠制备方法，其特征在于所述的质量分数为0.5％的透明质酸钠溶液利用透明质酸钠配置的方法是：在纯化水中缓慢加入水重量0.5％透明质酸钠，完全溶解后进行使用。
4.根据权利要求2所述的速溶透明质酸钠制备方法，其特征在于所述质量分数为0.5％透明质酸钠溶液利用发酵液制备方法是：
(1)通过兽疫链球菌产生的发酵液进行醇沉后溶解，调节pH9-11降解3-6小时后过滤得到分子量为120-140万Da粗滤液；
(2)调节pH为酸性，加入壳聚糖，吸附2-5小时后调节pH为碱性后过滤得到精滤液；
(3)通入臭氧或过氧化氢气体进行除菌和脱色处理，用红外线辐射氧化性气体和微生物。
5.根据权利要求4所述的速溶透明质酸钠制备方法，其特征在于所述的发酵液制备方法中调节pH为酸性控制在3.0-5.0，壳聚糖N-脱乙酰度要求为50-55％，过滤时碱性pH大于8。
6.根据权利要求5所述的速溶透明质酸钠制备方法，其特征在于所述的发酵液制备方法中pH控制在3.5-4.0，所述的除菌、脱色气体为臭氧。
7.根据权利要求4所述的速溶透明质酸钠制备方法，其特征在于所述的红外线为近红外线，波长为700nm-1100nm。
8.根据权利要求1所述的速溶透明质酸钠制备方法，其特征在于所述有机溶剂为乙醇。
9.根据权利要求1-8任意一项权利要求所述的速溶透明质酸钠制备方法，其特征在于所述冷冻干燥步骤之前还设置有：测定待冻溶液的共晶点，温度降低到低于共晶点10℃范围，冷冻后进行粉碎至粒度直径2-10mm颗粒。
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