CN110892015A - 用多酚保护且不含氨的低变应原性天然橡胶胶乳、其制备方法及用途 - Google Patents

Abstract

本发明包括使用多酚诸如植物单宁来保护来源于橡胶树巴西橡胶树(Hevea brasiliensis L.)的天然橡胶胶乳以防止生物降解，而无需使用氨。该保护提供存储和处理期间的稳定性，并阻断胶乳中存在的变应原性蛋白，从而减少或消除对衍生自受保护胶乳的产品过敏的发生率。用于减少或消除这些变应原性蛋白的现有替代方案使胶乳加工复杂化和/或繁琐，并且不能完全解决变应原性问题。通过使用多酚处理胶乳，本发明提供了天然橡胶胶乳原料的生产，其允许生产低变应原性的医用产品，例如手术手套、探针和避孕药具。

Description

用多酚保护且不含氨的低变应原性天然橡胶胶乳、其制备方 法及用途

技术领域

本发明涉及人类健康领域和巴西橡胶树(Hevea brasiliensis L.)种的橡胶树的天然橡胶胶乳(NRL)的技术链的领域，并且涉及多酚的以下用途：用于保存NRL以防生物降解和凝结，提供储存和处理的稳定性而无需使用氨，以及减少或消除NRL中存在的变应原性蛋白质的作用，使其在工业上可用于生产许多低变应原性或非变应原性制品，这些制品通常且特别是用于健康领域。

背景技术

哥伦布在1495年第二次前往新世界的航行中，首次记录了胶乳和由当地人干燥从树皮渗出的液体所产生的材料的弹性特性(MORAWETZ,H.,RUBBER CHEM TECHNOL,73(3):405-426,2000)。在随后的几个世纪中，仍然出于好奇，亚马逊旅行者做了其它记录，橡胶树的遗传摇篮，后来被植物学描述并命名为巴西橡胶树。该物种是生产胶乳的数千种物种中的一种，是唯一一种生产具有特殊性质的弹性体的物种，橡胶的量约为所收集液体的30％，从而可以对其进行经济利用(VAN BEILEN,J.B.,POIRIER Y.,TRENDS BIOTECHNOL,25(11):522-529,2007)。橡胶的开发始于18世纪中叶，最初用于防水织物以制造雨衣，然后用于保护鞋子，再然后用于无数其它橡胶用途。

在19世纪中叶，查尔斯·固特异(Charles Goodyear)发现了硫化方法，该方法使弹性体成为无论在寒冷还是在炎热的天气中稳定的材料，开始大批涌现具有特殊弹性的新产品，其用途无限。1870年左右，其作为轮胎用途的主导地位引发了对该材料的新的、更强烈的抢购(MORAWETZ,H.,RUBBER CHEM TECHNOL,73(3):405-426,2000；HURLEY,P.E.,JMACROMOL SCI A,15(7):1279-1287,1981)。但是，生产已经发现很难满足需求，因为橡胶是从本地森林资源生产的，甚至深入到了亚马逊雨林中。亨利·威克汉姆(Henry Wickham)代表英国政府从帕拉州收获的70,000颗种子在东南亚进行了驯化。种植技术的掌握使得可以使橡胶在不断增长的种植园中生产，以应对不断增长的需求。

直到19世纪最后几十年，一直不存在诸如手套和避孕套之类的产品，这在当时造成了种种困难，例如直到1890年代，在使用无菌布手套的手术中对卫生专业人员的保护都不尽人意。当然，在各种风险因素中，这种人工制品由于材料的多孔性而具有高感染风险(RESENDE,J.M.,

do plátano:

de história da medicina.

Paulo:Editora Unifesp.408p.2009)。在20世纪最初的几十年中，离心胶乳开始大规模用于制造人工制品，从而使许多通用材料(尤其是健康用材料)得以快速发展。在此之后的几十年中，由天然橡胶胶乳浓缩物制成的材料经历了激烈的发展，尤其是特别用于健康领域的材料。

在第二次世界大战中，开发了合成SBR(丁苯橡胶)橡胶，并很快开始替代天然橡胶(HURLEY,P.E.,J MACROMOL SCI A,15(7):1279-1287,1981)。即使如此，植物来源的材料仍未被完全替代，例如，由于天然弹性体具有的特殊性质，其在子午线轮胎中的使用至关重要(MOOIBROEK,H.,CORNISH,K.,APPL MICROBIOL BIOT,53(4):355-365,2000)。

除弹性体外，NRL还含有通常容易发生微生物降解的各种有机组分，例如蛋白质、脂质、磷脂、碳水化合物和类胡萝卜素(JACOB,J.L.,et al.CLIN REV ALLERG IMMU,11:325,1993)。这使得胶乳极易劣化，从而在构成天然材料的胶体系统中产生更大的不稳定性，最终导致其自发塌陷。

然后形成固体凝结物，该固体凝结物不能用于由胶乳制成的物品的工业生产中，其生产技术要求该材料为液态，在数千种人工制品的生产中即为这种情形，如橡胶避孕药具(避孕套)，以及手术手套和程序手套、探针、试管、派对气球等。

由于这种有机组成，从现场生产到加工厂、直到进入产业，都有必要在生物学上保护NRL。

当发现如何保存通常非常易于生物降解的天然胶体时，开始使用以液体形式加工的天然橡胶胶乳，其与用于轮胎和许多其它产品的固态橡胶相反。

开发出的最佳保护解决方案由使用氢氧化氨(本文简称为氨)组成，自从离心胶乳生产的第一个十年及其后续工业技术以来，在20世纪上半叶，氨是NRL的通用防腐剂。

根据BLACKLEY,D.C.(1997)，氨在胶乳中起两种公认的作用：第一，通过向与橡胶颗粒相邻的蛋白质上添加电子负电荷，蛋白质借助该负电荷而开始相互排斥，从而使胶体更稳定且不凝结。作为第二个作用，但同样重要，在氨添加到胶乳中的浓度内(0.5至0.8％m/m)，它充当了非常有效的杀菌剂，尤其是在较高浓度时(BLACKLEY,D.C.,PolymerLatices-Science and technology Volume 1:Fundamental principles.Netherlands:Springer,1997)。

这样，氨是一种已经使用了80多年的典型产品，用以保持液体稳定以便运输、通过离心浓缩并稳定用于工业中。作为浓缩到60％橡胶的工业胶乳，这种液体形式的橡胶被证明是一种用途广泛的原材料，并且人类的发明已经开发出了数千种用于细长或中等厚度的不同用途，它们采用了浓缩为60％橡胶的胶乳的各种凝结技术。从那时起，人们开发出了许多用于健康领域的人工制品，其中最著名的是检查和手术手套、引流管、导管、探针、男女避孕药具和手术区域等等。如果使用固体橡胶，在胶乳技术领域中使得合成橡胶的使用很大程度上成为可能，这种替代也较慢，并且甚至是今天，诸如避孕套等产品也只能由天然胶乳制成。

然而，这个近一个世纪不可否认的成功故事正处于关键时刻，胶乳制品在健康中的使用受到其组成中存在的过敏原问题的威胁。事实上，胶乳过敏的最早记录出现在1980年代和1990年代(KELLETT,P.B.,J EMERG NURS,23(1):27-36,1997)，并且关于过敏的科学技术报告惊人地增长，美国的统计数据显示，对胶乳的过敏影响大体6％的人口和15％的卫生专业人员，卫生专业人员通常更容易接触胶乳材料(AMR&BOLLINGER,2004)。由于对胶乳过敏深感忧虑，美国巴尔的摩的Johns Hopkins医院于1890年开始使用薄橡胶手套，很快演变为离心胶乳手套，由于其卫生专业人员提出对胶乳过敏引起的接触性皮炎而暂停使用NRL手套(JOHN HOPKINS MEDICINE,2017)。

因此，尽管其有效性和低成本，但由于其挥发性高，并且是非常刺激性的气体，会导致健康问题和工作不适，至少在过去的十年中，替代氨作为NRL的防腐剂已成为反复研究的主题(MCGAVACK,J.,RUBBER CHEM TECHNOL,32(5):16601674,1959；TARACHIWIN,L.,etal.,RUBBER CHEM TECHNOL,76(5):1177-1184,2003；SANTIPANUSOPON,S.,RIYAJAN,S.,PHYSICS PROCEDIA,2(1):127-134,2009)。出于这些原因，已经进行了研究以寻找替代氨的方案，或者使得能够在称为“低氨”的体系中降低氨的浓度，浓度为0.2至0.4％m/m。然而，氨的杀菌功能只能通过其高剂量来保证，这意味着要添加另一种可能实现其杀菌功能的试剂(BLACKLEY,D.C.,Polymer Latices-Science and technology Volume 1:Fundamentalprinciples.Netherlands:Springer,1997；JEWTRAGOON,P.,Bottom Fraction Membrane:Involvements in Natural Rubber Latex Allergy.Doctorate Thesis.Prince ofSongkla University,2004)。使用氨的另一个缺点是挥发性高，这会导致胶乳在正常处理中逐渐失去保护，在可能导致生产损失的主观条件下，迫使对胶乳进行永久性检查并根据需要更换防腐剂。

寻找一种理想的杀菌剂以在保护NRL功能方面协助氨的科学和技术研究一直是具有挑战性的。最佳执行此任务的化学试剂是五氯酚钠Cl₅C₆ONa(MURPHY,E.A.,IND ENG CHEMRES,5344(4):756-762,1952)，其具有很高的反应活性且可以有效地保护胶乳，但具有致癌性，俗称为“中国粉(china powder)”(MENON,J.A.,BR MED J,1:1156-1158,1958)，并且在包括巴西在内的许多国家都被禁用(Ministry of Health,Ordinance N°.11of January8,1998)。已进行调查并发现商业用途的其它杀菌剂包括硼砂，也称为四硼酸钠或硼酸钠(Na₂B₄O₇-10H₂O)(COOK,A.S.,J RUBBER RES,16(2):65-86,1960)。

使用天然橡胶胶乳制品引起的过敏表现是胶乳中天然存在的变应原性蛋白的结果，并且在许多出版物中都有详尽的研究且在专门文献进行了综述(TURJANMAA,K.,REUNALA,T.,CONTACT DERMATITIS,

1989；BUBAK,M.E.,REED,C.E.MAYO CLINPROC,67(11):

1992；SPINA,A.M.,LEVINE,H.J.,OR SURG OR MED OR PA,87(1):511,1999；RANTA,P.M.,OWNBY,D.R.,CLIN INFECT DIS,38(2):252-256,2004)，巩固了自身作为公共健康的对象。因此，自从所述问题最初表现出现以来，这些蛋白质的消除或缓解是众所周知的研究课题(KAWAHARA,S.,et al.POLYM AAAAA TECHNOL,15:181-184,2004；KLINKLAI,W.,J APPL POLYM SCI,93:555-559,2004；GEORGE,K.M.,J APPL POLYM SCI,114:3319-3324,2009)。

在胶乳的生物合成过程中，在橡胶树的乳杆菌细胞的细胞质的复杂生物组成的背景下，蛋白质在弹性体的生物合成和树木保护等方面起着关键作用。收获NRL后，这些蛋白质将停止其原始生物学功能，但仍保持活性并作为蛋白质继续反应，包括触发过敏过程的反应。

天然胶乳(LIN)在现场生产后，可以储存在生产商、加工厂和制造业中。在工厂中，离心使胶乳中的橡胶浓度加倍。尽管此操作消除了许多天然胶乳组分和生产中的杂质，但从过敏意义上讲，仍有多种蛋白质保留在胶乳中并保持活性，即使经过了工业人工制品(例如外科手术手套、避孕套、医用探针等)的生产过程，也会在患者或处理它的专业人员中触发过敏过程。

已经分离或组合测试了各种形式的胶乳加工以减少或消除胶乳蛋白的致敏作用。主要是：

1)用蛋白水解酶处理，其将蛋白质水解或分割成较小的碎片，并通过改变蛋白质的化学形式和/或结构形状，酶在蛋白质的特异性反应(例如过敏过程)方面使蛋白质失活；

2)用表面活性剂或去污剂进行化学处理，从体系中洗去蛋白质，并用碱性试剂将蛋白质皂化并消除或减少其不利影响；

3)进行两次物理过程(例如离心)以通过在含水浆液中拖动来除去蛋白质。

然而，所述各种处理方法可能包括以下一个或多个缺点：成本较高；较大的加工工作；蛋白质去除不完全；由于与橡胶颗粒相邻的蛋白质的撤离而导致的橡胶最终性能的品质下降；以酶的形式或酶促过程中产生的肽的形式引入新的蛋白质，其可能触发新的过敏过程。

还认识到，添加氨作为NRL的微生物防腐剂会导致在胶体中形成凝胶(SANTIPANUSOPON,S.,RIYAJAN,S.,PHYSICS PROCEDIA,2(1):127-134,2009)，这被理解为是弹性体颗粒之间的聚集(颗粒之间没有有效的融合)，或凝结。显然，凝胶的形成与蛋白质和磷脂之间的交叉反应有关，它们吸附在不同颗粒的表面上，然后形成颗粒簇而不会凝结(TARACHIWIN,L.,et al.,RUBBER CHEM TECHNOL,76(5):1177-1184,2003)。此外，这些反应往往受到由约0.8％m/m的高浓度氨提供的介质的高pH的影响。通过增加颗粒的尺寸，凝胶导致胶乳在储存过程中的粘度逐渐增加，这往往在至少以下两种情况下会干扰工业用途：由增加的粘度引起的胶乳增稠需要改变配方以降低粘度，反过来，这可能会干扰浸没工艺(浸渍)中的薄膜沉积，浸没工艺是胶乳制品(最著名的是手套、避孕套和气球)最广泛使用的工业生产技术。凝胶在生产过程中第二种可能的干扰源于形成的凝胶本身，其是两个或多个颗粒的结合而不会合并弹性体分子，这意味着在凝胶内部形成了水微膜。弹性体中水的这些微小区域可能会在关键的浸渍工艺中阻碍连贯膜的形成，在浸渍工艺中，橡胶沉积物必须具有尽可能均匀的厚度以避免膜中可能出现的弱点，这些弱点可能导致人工制品破裂。

发明内容

考虑到蛋白质是NRL的加工问题和使用的中心，是其主要原因，并且考虑到多酚(例如单宁)与动物皮肤中的胶原蛋白复合会抵消它们的反应，正如皮革制造中所发生的(SIEBERT,K.J.,et al.J AGR FOOD CHEM,44(1):80-85,1996；MADHANB,B.,et al.INT JBIOL MACROMOL,37(1-2):47-53,2005)，多酚还可以用于在胶乳中发挥相同的作用，使它们的蛋白质络合，从而防止蛋白质的生物降解并减少或消除蛋白质的过敏作用。此外，它还提供了在较低pH值下工作的可能性，从而降低了凝胶的形成。

植物单宁类别中包括在植物和从中提取或衍生的产品中发现的大量天然多酚(NACZK,M.,SHAHIDI,F.,J PHARMACEUT BIOMED,41(5):1523-1542,2006)，它们为两种类型：可水解的和缩合的。第二类单宁由式i表示的分子组成(COVINGTON,A.D.,CHEM SOCREV,26:111-126,1997)，在水性介质中稳定并具有大量工业应用，例如鞣制皮肤以生产皮革(Compilation of air pollutant emission factors,volume I:Stationary pointand area sources,EPA,2016)、钻油井中钻头的润滑(IBRAHIM,M.N.M.,et al.JURNALTEKNOLOGI,38:25-32,2003)、絮凝剂(

-HEREDIA,J.,DESALINATION,249:353-358,2009)、水处理中的颗粒沉降剂(BAILEY,S.E.et al.WATER RES,33(11):2469-2479,1999)以及木材工业用粘合剂。

单宁分子包含大量的酚羟基，使它们通过氢键与其它分子的分子相互作用变得非常容易(SIEBERT,K.J.,et al.J AGR FOOD CHEM,44(1):80-85,1996)。从经济上讲，这些反应中最重要的是皮革生产中植物型鞣制中的兽皮处理的主要内容(Compilation of airpollutant emission factors volume I:Stationary point and area sources,EPA,2016)。根据COVINGTON提出的模型，在这种处理中，单宁必须到达皮肤胶原原纤维并阻塞它们，以使它们不再受到细菌的攻击(COVINGTON,A.D.,CHEM SOC REV,26:111-126,1997)，如式ii所示。由于在此过程中发生固体底物、动物皮与溶液中的液体植物单宁反应的反应，在木制或不锈钢反应器中需要更长的反应时间(约三天)，该过程取决于溶液的pH、温度、浓度和反应器中的时间(REICH,G.,From collagen to leather-the theoreticalbackground.Germany:BASF,2007)。

当用植物单宁鞣制时，兽皮中的胶原蛋白不仅不再适于微生物攻击，而且由于它们通过强氢键与单宁结合而失去了作为蛋白质反应的能力(SRIVASTAVA,N.,MEERA,B.,IJERT,3(7):479-481,2014)。他们获得了单宁-蛋白覆盖物，可以不可逆且最稳定的方式防止它们像典型蛋白质一样起作用，这证明与未经鞣制的兽皮相比，已鞣制的兽皮的稳定性。

因此，原始蛋白质与单宁络合，不再易于细菌腐烂。如果它们不再能够以非特异性反应(例如细菌攻击的底物)进行反应，则与单宁络合的这些蛋白质将不再参与过敏性敏感，在过敏性敏感中蛋白质进行非常特异性的反应(POLEY,G.,SLATER,J.,J ALLERGY CLINIMMUNOL,105(6-1):1054-1062,2000)。凭借其化学特性，单宁不加区分地与所有胶乳蛋白反应，产生了稳定且无活性的产物，无论是对于细菌攻击还是作为抗原均无活性，并且在这种情况下仍然保持，即使它们在离心后仍然存在于胶乳中，或者在制造后仍保留在由胶乳制成的产品(例如手套)中。

此外，与皮革一样，单宁分子络合的蛋白质本身也无法用于细菌降解。由于蛋白质构成细菌可消化物质的大部分，其浓度要高于其它非橡胶有机组分(JACOB,J.L.,etal.CLIN REV ALLERG IMMU,11:325,1993)，单宁处理将在很大程度上确保胶乳的保存，从而排除了添加氢氧化铵。

当从橡胶树中提取出天然胶乳时，其通常保持液态数小时，正是在这种情况下，在从碗中收集后不久，必须现场在收割容器中添加防腐剂以对其进行保护。

当今生产的天然橡胶胶乳含有氢氧化铵形式的氨作为通用保护剂，浓度范围为0.5％至0.8％(m/m)(BLACKLEY,D.C.,Polymer Latices-Science and technology Volume1:Fundamental principles.Netherlands:Springer,1997)，缺点是该物质在将其添加到胶乳中的任何阶段都有强烈的气味，无论是仍在田间的胶乳收割中，在离心工厂中，或是在制造工业中。在处理过程中释放的氨蒸气会导致工作不适，并存在潜在的危险，因为强烈的突然吸入会导致晕厥，而长时间暴露于氨蒸气会导致呼吸系统健康问题。在这样的浓度下，氢氧化铵具有双重功能：碱化用于保护胶体的手段并用作杀菌剂，防止胶乳的生物降解。该处理方法的替代方案包括使用低浓度或中等浓度的氨并且结合硼砂类型的杀菌剂，或完全不含氨，使用高毒性的杀菌剂，例如五氯酚钠(也称为“中国粉”)，其在巴西和许多国家/地区禁止使用。在胶乳处理中使用单宁和佐剂没有这种缺点。

据报道，对NRL过敏的问题是公共卫生问题，特别是在卫生专业人员中。这些过敏是皮肤对NRL中存在的蛋白质的反应。存在一些方法可以降低这些蛋白质的浓度，例如在有或没有表面活性剂作为佐剂的情况下用尿素处理、双重离心和使用蛋白水解酶。然而，这些处理要么使胶乳加工昂贵，要么不能完全消除蛋白质。

这些消除或减少蛋白质的方法的另一个特点是，它们可降低所得橡胶的机械抗性。另一方面，作为这一技术的主要特征，用单宁和共佐剂处理胶乳并不会使NRL的处理更加昂贵，因为其成本不高，并且可以被改良的NRL的价格很好地吸收。另外，胶乳的加工中不存在可能会使该过程更昂贵或更难的额外步骤。最后，由这种单宁处理的NRL产生的橡胶中保留了蛋白质，这种蛋白质在这种情况下会被单宁封闭。这不会不利地干扰所衍生的人工制品的抵抗力。

对现有技术的检索表明，几乎没有将单宁添加到天然橡胶胶乳中以提高品质或扩大其使用范围。因此，与可能接近本发明范围的一些现有技术相比，2017年1月4日公开的中国专利申请CN106279467是唯一一件在NRL中类似使用单宁的现有技术，但在这种情况下用于固定蛋白质。其使用10％至30％的植物单宁提取物溶液，添加了已经纺丝的胶乳中，并且还使用高浓度的氨进行常规处理以保护胶乳。根据其说明书，就用单宁处理过的胶乳生产的手套中某些游离蛋白的减少而言，结果令人满意，这将间接减少橡胶制品中的过敏原，即使尚未进行特定的变应原性或变应原蛋白定量测试。该技术基于单宁和胶乳蛋白之间的络合相同的化学反应，这也是本发明的科学基础。但是，这是两者之间的唯一接近。在该中国专利申请中，单宁应用于离心胶乳，而本发明中，在收获橡胶后不久将单宁添加到天然胶乳中。此外，它们之间的主要区别在于，在本开发过程中，充分利用了单宁和胶乳蛋白之间的反应，该反应仍在田间且在7至9的pH下进行。由于单宁实际上络合了胶乳蛋白，因此无需使用氨就可以防止细菌的影响。因此，单宁酸与蛋白质发生反应并使它们失活，无论是作为细胞攻击的底物还是作为过敏原均失活。另外，如该中国技术的发明人所述，减少游离蛋白的功效不能仅归因于单宁。众所周知，存在的高浓度的氨也可以将蛋白质分解成较小的碎片，这些碎片在离心工艺期间与含水浆液一起被拖曳(TARACHIWIN,L.,et al.,RUBBER CHEMTECHNOL,76(5):1177-1184,2003)。

此外，科学文献还指出，当介质呈强碱性时，单宁在逼近蛋白质方面显示出较小的效力(MARTIN,M.M.,et al.,J CHEM ECOL,11(4):485-494,1985)，在该中国专利申请中使用的高氨胶乳中就是如此。因此，这两个因素的影响，即具有氨时蛋白质的单宁较低逼近以及蛋白质被氨分解，意味着技术上实现的部分效果是由于与单宁反应引起的。只要在无氨时使用单宁进行处理并且介质的pH较低，单宁对蛋白质作用的有效性就更大(MARTIN,M.M.,et al.,J CHEM ECOL,11(4):485-494,1985)，并且更大程度地失活蛋白质。

此外，由于不含氨，本发明的单宁处理不会在胶乳中产生凝胶，凝胶通常与高浓度存在的氨有关，其在储存过程中会不利地改变胶乳的性质，例如增加粘度等(TARACHIWIN,L.,et al.,RUBBER CHEM TECHNOL,76(5):1177-1184,2003)。

仍然涉及将单宁添加到NRL中，日本专利申请JP2012207088涉及用于轮胎制造的“母料(master batch)”混合物的制备，其一个实施方式是将炭、橡胶化合物和其它组分添加到仍为液体形式的NRL中，以提供接近于橡胶的这些成分的混合物。如日本技术所声称的那样，由于单宁的分散特性，单宁的引入将有助于母料制备中负载(炭黑)的混合，从而进一步降低了母料混凝中硫酸的消耗量。因此，尽管该专利涉及在NRL中使用单宁，但该专利与本文提出的发明在任何方面都不相似。

可以在此处提及其它专利文件以突出说明胶乳或手套等过敏原问题和治疗需求。在第一种情况下，有美国专利US8324312，该专利基于处理NRL的需要，并声称在胶乳中使用氢氧化铝，众所周知，其能够聚集许多分子，包括在这种情况下会聚结的蛋白质，在离心过程中更容易去除胶乳。然而，NRL蛋白的减少会导致由这种胶乳产生的人工制品的物理机械性能发生变化。此外，废铝化合物的可能性可能会部分损害这种使用。

另一件美国专利申请US5741885声称通过使用过敏筛选化合物来处理手套的表面以减少NRL手套的变应原性，根据这种处理，其至少使手套在表面上或甚至在手套表面的部分上具有降低的变应原性。由于所使用的筛选试剂，该发明可能产生经经济上昂贵的过程并且并不十分安全，因为其仅部分地解决了所述问题，手套未经处理的表面可能含有过敏原并最终与患者的粘膜接触。

相比之下，巴西申请PI0113709-3涉及在三个连续的洗涤过程中去除NRL人工制品中存在的蛋白质，一个过程用热水，另一个用碱金属氢氧化物洗涤且最后一个用一种或多种表面活性剂。在某种程度上，这项技术可能是合适的解决方案，它不会改变橡胶的机械性能，因为处理是在制造人工制品之后进行的，并且蛋白质将已经固定在橡胶基质中。但是，这些相同的蛋白质未被去除，可能会导致过敏反应。

因此，与可能接近本发明范围的一些现有技术相比，可以得出结论，本发明对天然橡胶胶乳生产链中生产技术的进步具有决定性的贡献，其使得不使用氨就可以生产受保护的胶乳，并从而不含凝胶，可用于生产低变应原性或非变应原性的人工制品。

附图说明

通过图1和图2可以更好地理解本发明，下面对其进行描述：

图1给出了下列pH值的测量结果：LA(低氨)、LAB(低氨和硼砂)、HA(高氨)、TBL(单宁、硼砂和SLES)和TBR(单宁、硼砂和renex)。

图2给出了基于时间的样品的Zeta电位(mV)。

具体实施方式

本发明在从巴西橡胶树或其它来源获得的天然胶乳(NRL)的生产链中具有技术应用。NRL是作为稳定的原材料生产的，可防止生物降解，为流体，不含氨，用于制造业以生产无数种通用产品，包括手术手套和程序手套、避孕套、探针、导管、手术区域等；实际上，该NRL及其衍生产品的变应原性较低或为零。

本专利申请的技术解决方案包括在天然橡胶胶乳中应用植物单宁代替氨。无需使用氨(当今普遍使用的防腐剂)，即可获得具有低或无致变应原性的NRL，可防止生物降解和自发凝结。此外，单宁可抑制凝胶的形成，从而防止产生更粘的胶乳，粘性更大的胶乳可能会在薄膜(例如手套和避孕套)中引起问题，这种现象目前在胶乳中存在。这种修改还提高了存储稳定性，防止了工业加工中的损失和困难。

因此，本研发实现了两个主要目标：1)生产天然橡胶胶乳，可防止生物降解和自发或物理凝结；和2)制备无过敏或变应原性降低的NRL，并且将这些特性传递给由该胶乳生产的产品和人工制品。在本申请中并入到NRL中的化学品为：

-工业上制造或以任何其它方式生产的多酚，并且优选单宁粉或天然形式或加工或纯化的液态蔬菜提取物，诸如脱胶的单宁或单宁酸，或合成的鞣制物质；

-多酚，其形式之一的主剂，优选是单宁，并且可以单独使用(有限应用)或在辅助剂或佐剂的情况下与化学药品结合使用；

-杀菌剂，可以是硼砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)，也被称为硼酸钠或十水合四硼酸钠，为其表现形式之一或其衍生物，或其它任何杀菌剂；

-表面活性剂，可以是阴离子的，例如月桂基硫酸钠(或十二烷基硫酸钠)或任何其它，或任何形式的非阴离子表面活性剂，例如为其任何形式的壬基酚乙氧基化物或任何其它，或其它任何表面活性剂，诸如阳离子或两性表面活性剂；

-碱性化剂(alkalinizer)或碱化剂，例如氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化氨或氨，或任何其它。

本发明开发的低变应原性天然胶乳包括以下基本配方：

1.田间天然胶乳(LIN)；

2.硼砂；

3.氢氧化钾；

4.多酚，和

5.表面活性剂。

各种浓度的水溶液形式的化合物的添加顺序优选为上述顺序，但是也可以根据便利性而变化。然而，不应将这四种化合物同时混合，然后将混合物添加到胶乳中，因为这会导致生物学上保护较低的胶乳。

向胶乳中添加化合物应当每次添加一种，以便混合物更加均匀并且保持胶乳性质。其中一种可靠的配方，即其可以在田间变化较大的使用，在田间通常缺乏技术培训并且添加的体积可以相对于本发明最佳实施值在加或减(+/-)10％的范围内变化，而不会对胶乳造成严重后果。其也可以在NRL生产链的任何阶段进行，在田间/在离心工厂或其它形式的加工中，即在将NRL转换为人工制品和产品的工业中。

在测定时间的过程中，就下列参数评价了本发明的特殊性：气味测试，pH，挥发性脂肪酸(VFA)，Zeta电位，粒度和布氏粘度。

可以基于时间监控挥发性脂肪酸的释放，这是腐烂过程的特征，可以(尽管主观)评估这种材料是否或多或少受到保护而不受细菌的侵袭，从而确定其生物降解。在表1中，将使用单宁的处理与使用氨保护的对照进行比较，其中Coag表示凝结的样品，其不允许进行测试；Am表示样品有强烈的氨味，阻止了气味测试的进行(等级为从1，很臭，到10，非常好)；LA：低氨处理；LAB：低氨处理与硼砂；HA：高氨处理；TBL：单宁处理与硼砂和离子表面活性剂；TBR：单宁处理与硼砂和非离子表面活性剂。

表1

表1显示，具有氨的所有样品在第2天(48h)至17天(408h)之间凝结。直到测试的第17天，含单宁的两个样品都有非常令人愉悦的气味，并再保持了6天。

基于时间的挥发性脂肪酸(VFA)浓度的测量是材料细菌降解的客观测量。表2显示了采用不同处理方法后的NRL中挥发性脂肪酸的分析结果，并且根据美国材料试验学会(ASTM)D7610，结果以AGV数字提供。Coa表示样品凝结，没有AGV分析。

表2

由于AGV数字是材料微生物降解程度的直接量度，因此其读数可解释为气味测试结果的佐证和单宁提供的微生物保护作用的确认。高氨(HA)的样品在54小时后仍保持液态(未凝结)，因为它被保存在冰箱中。即便如此，在1268小时或过去53天后，0.38(单宁处理)与0.93(氨处理)之间的差异仍然很明显。

图1给出了显示作为本发明实验基础的五个样品随时间的pH变化的图表。可以注意到单宁对NRL提供的抗菌保存的迹象：

-由于采集和测试当天的季节性和温度原因，用低氨(LA)保存的胶乳寿命很短，并且在24小时之前就已经凝结，尽管起始pH较高，约9.5，但证明起始胶乳的高度不稳定性；

-在具有硼砂的低氨体系(LAB)中保存的胶乳和且高氨(HA)保存的胶乳表现出相似的行为，起始pH分别为8.7和9.7，并且pH持续下降直到约320小时后它们凝结，并且pH处于6.7至7.7的范围内。可以观察到，这种非常不稳定的胶乳应在接近此范围的pH值下凝结。

然而，用单宁保存的两种胶乳，TBL和TBR，具有相似的行为，从较高的pH(在8至8.5之间)开始，最初下降，直到6.5，但没有凝结，并且开始持续增长，直到分析结束时分别为6.8和7.4。但是，这两个样品不会凝结，并且具有良好的气味和视觉状态，从而证明了使用单宁及其佐剂的有效保护作用。在同一实验计划中用单宁保存的这些样品和其它样品，但此处未报告，持续超过六个月，没有凝结且状态良好。

作为植物来源的多酚，单宁可以保护蛋白质免受细菌降解，这解释了在pH达到约6.5的最小值后的持续增加和明确性。然而，排除存在的公认为温和杀菌剂的硼砂，所有其它易于微生物消化的成分，包括脂质、磷脂、碳水化合物和类胡萝卜素，都未受到保护。对所有这些要素的消化也会产生挥发性脂肪酸，会导致pH值持续下降，直到最有可能被完全消耗掉为止。从那时起，由于胶体中离子电荷的调节，pH值增加。

因此，多酚(例如单宁)对胶体的保护本质上不是离子性的，即阻止颗粒凝结的不是离子电荷的相互排斥，而是蛋白质复合物和吸附在橡胶颗粒中的单宁提供的立体障碍。

在胶体系统中，由于极性不同而互不相溶的两相共存，少数在一般球形胶束内部，其在另一相中保持漂浮。在NRL的情况下，颗粒含有弹性非极性相，而另一相由含有植物细胞质中通常存在的元素的极性水浆液组成。就橡胶树胶乳而言，还有其它颗粒，如起着细胞液泡的作用的黄体(lutoid)(JACOB,J.L.,et al.CLIN REV ALLERG IMMU,11:325,1993)，它们被包裹在酶的致密层中，在其中它们发展出化合物合成过程，这对于弹性体的生物合成必不可少(D'AUZAC,J.,et al.PHYSIOL

20(2):311-331,1982)，以及功能尚不完全清楚的Frey-Wisling粒子(CHOW,K.S.,et al.J EXP BOT,63(5):1863-1871,2012)。

橡胶颗粒的表面具有磷脂和蛋白质分子，它们位于等电点之上，因此带有负电荷。传统的NRL保护技术是通过以高达0.8％(m/v)的高百分比添加氨来加重蛋白质的负电荷。在这些水平下，颗粒具有高负电荷，这阻止了导致胶乳凝结的颗粒彼此融合。

Zeta电位是颗粒受离子电荷保护的胶体的稳定性的量度。如果这些为负，则Zeta电位低于零，NRL就是这种情形，如图2所示，显示了在分析五个样品LA、LAB、HA、TBL和TBR的过程中Zeta电位的演变。

据观察，当用氨保护样品(低氨(LA)、低氨与硼砂(LAB)或高氨(HA))时，它们降低了离子保护作用，并且Zeta电位在-29mV至-25mV之间，系统已经接近凝结状态，可以通过目视观察样品的分解来证明。具有单宁保护的样品的Zeta电位比受氨保护的样品具有更低的离子保护(绝对值较低)，如果胶体保护主要是离子性的，则应凝结。然而，这种凝结甚至在几个月后都没有发生，这表明由单宁和配方共佐剂的存在提供的另一种形式的胶体保护在起作用。

如本技术中所述，将植物单宁和其它多酚用于胶乳的微生物保护是其创新之处之一，其中不存在氨，并因此有可能在较低的pH值下工作，从而减少了凝胶的形成。已经可以观察到氨对胶乳的增稠和增粘作用，而经过单宁酸处理的样品即使在储存数月后仍具有很高的流动性。

本技术的另一个关键区别是减少或消除了NRL的变应原作用，这是由13种蛋白质的存在引起的，这已经在专业文献中得到了广泛证明(SUBROTO,T.,et al.,PHYTOCHEMISTRY,43(1):29-37,1996；ARIF,S.A.M.et al.J BIOL CHEM,279(23):23933-23941,2004；SHI,M.,et al.J BIOCHEM,159(2):209216,2016)。因此，通常可以通过蛋白质的存在，尤其是已经与过敏过程相关的蛋白质的存在，来间接监测胶乳的变应原作用。十三种蛋白质中的两种(Hev b5和Hev b13)已经具有免疫学测试方案，并且其浓度在某些产品中具有可接受的最大限值。

本开发的蛋白质Hev b5和Hev b13的定量由位于英国伦敦附近的赫特福德郡的Tun Abdul Razak研究中心(TARRC)进行。该机构专门研究和评估一般橡胶产品的质量，以及确定在国际贸易交易中标准化和接受的参数。其与马来西亚政府的马来西亚橡胶委员会有关联，其存在于英国是在战略意义上进行研究并且在该国至关重要的贸易背景下，确保向欧洲出口的橡胶及其制品的可靠性更高，几十年来，其一直是该商品的全球领先供应商。

表3

表3显示了TARRC对蛋白质Hev b5和Hev b13的定量分析，其中HA：高氨处理；TBL：用单宁、硼砂和SLES处理；和TBR：用单宁、硼砂和renex处理。根据先前的变量(诸如pH、挥发性脂肪酸、气味测试和Zeta电位)得出的结论，可以看到，所分析的两种主要处理是高氨体系(HA)和一系列处理中最佳的是使用单宁、硼砂和renex(TBR)的处理。可以从该表得出的主要结论如下。

对于蛋白质Hev b5，在两次单宁处理中被部分抑制，因为在总共五次测定中有三次，其浓度低于检测极限。对于蛋白质Hev b13，使用单宁的处理需要其经受离心，因为这种蛋白质存在于黄体颗粒内(ARIF,S.A.M.,et al.J RUBBER RES,9(1):40-49,2006)，如同一般生物细胞中的液泡，其专门从事用于细胞生物合成的分子的酶促转化。因此，单宁不能立即接近在黄体内发现的Hev b13蛋白质，但当这些颗粒在离心周期中被破坏时，它们的一部分随胶乳的含水浆液被清除并且部分保留在胶乳中，与橡胶膏颗粒混合在一起。单宁可以接触到Hev b13的这些分子并将其络合，从而改变了两种处理的比较框架：使用高氨，则只有通过两个离心步骤才能使该变应原性蛋白质的浓度(以μg/g计)从800降至100，为50μg/g，而使用单宁的处理从1600(当无法接触蛋白质时)降到120，且为17μg/g，达到更低的变应原性蛋白浓度。

因此，单宁与胶乳蛋白反应并络合，在不使用氨的情况下保存生物材料，并且将变应原性蛋白质包括在它们的络合反应中，对于Hev b5，其浓度低于分析方法的检测极限(0.02)。

实施本发明的最佳方式

实施本文描述的技术的最佳且最平衡的方式(称为基本配方)是按以下所示顺序添加各组分，提供足够的混合物搅拌，以实现试剂之间的最佳接触：

1.天然胶乳(LIN)，具有约30％m/m的橡胶含量，在割胶后尽快，100mL。

2.硼砂，5％m/m的水溶液，添加20mL，相对于LIN总计为1％(m/v)。

3.氢氧化钾，溶液2mol/L，添加1.2至1.5mL，以达到pH 8-9。

4.市售单宁，为黑荆树皮的提取粉，25％的溶液，提前一天制备，添加2mL，最终相对于LIN为0.5％(m/v)。

5.月桂基醚硫酸钠(SLES)，23％的市售溶液，加4mL，相对于LIN总计约1％(m/v)。

实施例

这项技术创新在天然橡胶胶乳(NRL)生产链中的开发中，进行了多组实验，每组含有涉及配方组分、试剂浓度、环境pH和添加成分方式的变量。以下是本发明的六个最具说明性和代表性的示例，并提供了相应和必要的注释以供澄清。重要的是要强调，本发明不限于所引用的示例，并且可以在所描述的所有应用或任何其它等效变型中使用。

实施例1：用单宁粉末提取物替代其脱胶提取物的基本配方

提出该解决方案的目的是改善与传统单宁的使用有关的问题，因为它含有大约25％的树胶和糖，可能会对单宁在NRL中的应用产生负面影响。然而，脱胶单宁的使用在基本配方方面没有实质性改善，意味着这种解决方案已被废弃，因为其可能导致所要求保护的发明不必要的额外成本。可能的解释是，与正常单宁一起包括在胶乳中的树胶和糖，可能不会干扰单宁与胶乳蛋白的反应，并最终与其它杂质一起留在离心过程中。

实施例2：用离子表面活性剂(SLES)替代非离子表面活性剂(Renex)的基本配方

本处理实例在保护胶乳和清除过敏原方面提供了非常积极的结果，也许比基本配方更好且更稳定。然而，在随后的实验中，将样品在机械搅拌下强烈混合8小时，显示尽管在气味测试和pH方面均取得了良好的结果，但胶乳仍呈现出可见的胶乳乳霜现象，其特征是当体系静置时逐渐进行相分离，形成包含弹性体的乳脂上层，而下层则是水性浆液。与离心工艺相比，该工艺很少用于浓缩具有约30％至60％橡胶的天然胶乳，而离心工艺涵盖了国际上绝大多数的浓缩NRL。为了验证单宁在胶乳处理过程中使用的可能性，这种乳霜将被更深入地研究。然而，实施本发明的最佳方式是应用基本配方，即使不排除立即使用本实施例中给出的配方，但无需进行长时间搅拌处理。

实施例3：使用来自黑洋槐树皮的单宁粉提取物替代榄仁树和塔拉果粉 (Myrobalan and tara)的提取物的基本配方

黑荆树的单宁属于缩合多酚型，而从榄仁树和塔拉果实中获得的单宁提取物属于可水解型。相对于来自黑荆树树皮的单宁，在气味测试、pH和布氏粘度方面，两者的初步测试也显示出积极结果。然而，两者样品的颜色被证明比来自黑荆树皮的单宁的略带褐色的色调要浅，这为本发明打开了更多的应用前景。

实施例4：基本配方，颠倒成分的进入顺序：A)表面活性剂在单宁之前进入；B)它们 一起进入

事实证明，改变试剂的添加顺序对于阐明这种改变的结果是否存在差异非常重要。结论是，将表面活性剂置于单宁之前，这种改变导致处理几乎彼此相等，这允许田间的处理更加自由。然而，建议保持添加顺序：硼砂、KOH、单宁和表面活性剂。另一方面，在添加到胶乳中之前，添加所有成分的混合物明确地导致处理提供了对胶乳更差的保护。因此，建议不要使用这种程序。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种天然橡胶胶乳，其特征在于是具有低变应原性的流体，防止生物降解和自发凝结，且不含氨。

2.根据权利要求1所述的天然橡胶胶乳，其特征在于使变应原性蛋白Hev b5和Hev b13失活。

3.根据权利要求1或2所述的天然橡胶胶乳，其特征在于其变应原性蛋白与黑荆单宁或具有相似分子特性和作用的其他多酚相互作用。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的天然橡胶胶乳，其特征在于其与离子表面活性剂结合，且在7至9的pH值下与黑荆单宁或具有相似分子特性和作用的其他多酚相互作用。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的天然橡胶胶乳，其特征在于所述表面活性剂为阴离子表面活性剂，诸如月桂基硫酸钠(或十二烷基硫酸钠)，或月桂基醚硫酸钠或类似物，或者非离子表面活性剂，诸如壬基酚乙氧基化物的一种形式。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的天然橡胶胶乳，其特征在于与杀菌剂，诸如硼酸钠或十水合四硼酸钠(硼砂)以其呈现形式之一，或其衍生物等结合。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的天然橡胶胶乳，其特征在于与碱性化剂或碱化剂，诸如氢氧化钾、氢氧化钠，或任何其它具有类似作用的物质结合。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的天然橡胶胶乳，其特征在于其是源自巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)种的植物。

9.一种获得天然橡胶胶乳的方法，所述天然橡胶胶乳如权利要求1至8中任一项所定义，其特征在于包括将下列化合物引导至天然胶乳中：

a.硼砂；

b.氢氧化钾；

C.多酚；

d.表面活性剂。

10.根据权利要求9所述的获得天然橡胶胶乳的方法，其特征在于所述硼砂为20mL 5％的水溶液，相对于100mL天然胶乳总计为1％(m/v)。

11.根据权利要求9或10所述的获得天然橡胶胶乳的方法，其特征在于所述氢氧化钾为1.2至1.5mL 2mol/L的溶液。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的获得天然橡胶胶乳的方法，其特征在于所述多酚为2mL 25％的黑荆单宁或具有相似分子特性和作用的其他多酚的溶液，相对于100mL的新鲜胶乳总计为0.5％(m/v)。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的获得天然橡胶胶乳的方法，其特征在于所述表面活性剂是离子张力活性的，包含4mL月桂基醚硫酸钠(SLES)，为市售的23％溶液，相对于100mL天然胶乳总计为约1％(m/v)。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的获得天然橡胶胶乳的方法，其特征在于将多酚用作防腐剂。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的获得天然橡胶胶乳的方法，其特征在于在7至9的pH下进行。

16.根据权利要求9至15中任一项所述的获得天然橡胶胶乳的方法，其特征在于天然胶乳与黑荆单宁或具有相似分子特性和作用的其他多酚络合。

17.根据权利要求1至16中任一项定义的天然橡胶胶乳的用途，其特征在于用于制造中等或较薄厚度的产品，诸如检查手套和手术手套、手术区域、引流管、导管、探针、男女避孕药具、胶乳管、气球等产品。

Claims (17)

1.一种天然橡胶胶乳，其特征在于是具有低变应原性的流体，防止生物降解和自发凝结，且不含氨。

2.根据权利要求1所述的天然橡胶胶乳，其特征在于使变应原性蛋白Hev b5和Hev b13失活。

3.根据权利要求1或2所述的天然橡胶胶乳，其特征在于其变应原性蛋白Hev b5和Hevb13与多酚、优选单宁相互作用。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的天然橡胶胶乳，其特征在于与离子张力活性表面活性剂结合，并在7-9的pH值下与多酚、优选单宁相互作用。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的天然橡胶胶乳，其特征在于所述张力活性表面活性剂为阴离子的，诸如月桂基硫酸钠(或十二烷基硫酸钠)或其它，或者非阴离子表面活性剂，诸如壬基酚乙氧基化物的一种形式或其它，或者甚至另一种阳离子或两性表面活性剂。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的天然橡胶胶乳，其特征在于与杀菌剂，诸如硼酸钠或十水合四硼酸钠(硼砂)以其呈现形式之一，或其衍生物等结合。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的天然橡胶胶乳，其特征在于与碱性化剂或碱化剂，诸如氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化氨或氨，或任何其它具有类似作用的物质结合。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的天然橡胶胶乳，其特征在于是植物来源的，优选来自巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)种的橡胶树。

9.一种获得天然橡胶胶乳的方法，所述天然橡胶胶乳如权利要求1至8中任一项所定义，其特征在于包括将下列化合物引导至天然胶乳中：

a.硼砂；

b.氢氧化钾；

C.多酚；

d.表面活性剂。

10.根据权利要求9所述的获得天然橡胶胶乳的方法，其特征在于所述硼砂优选为20mL5％的水溶液，相对于100mL天然胶乳总计为1％(m/v)。

11.根据权利要求9或10所述的获得天然橡胶胶乳的方法，其特征在于所述氢氧化钾优选为1.2至1.5mL 2mol/L的溶液。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的获得天然橡胶胶乳的方法，其特征在于所述多酚优选为2mL 25％的单宁溶液，相对于100mL天然胶乳总计为0.5％(m/v)。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的获得天然橡胶胶乳的方法，其特征在于所述表面活性剂优选是离子张力活性的，包含4mL月桂基醚硫酸钠(SLES)，为市售的23％溶液，相对于100mL天然胶乳总计为约1％(m/v)。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的获得天然橡胶胶乳的方法，其特征在于将所述多酚、优选单宁用作防腐剂。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的获得天然橡胶胶乳的方法，其特征在于在7至9、优选9的pH下进行。

16.根据权利要求9至15中任一项所述的获得天然橡胶胶乳的方法，其特征在于天然胶乳与多酚、优选单宁络合。

17.根据权利要求1至16中任一项定义的天然橡胶胶乳的用途，其特征在于用于制造中等或较薄厚度的产品，诸如检查手套和手术手套、手术区域、引流管、导管、探针、男女避孕药具、胶乳管、气球等产品。

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