CN1219072C - 抗消化淀粉及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗消化淀粉，本发明还公开了该抗消化淀粉的制备方法，同时也公开了该抗消化淀粉在口服结肠靶向药物控释载体上的应用。本发明的抗消化淀粉可由以下步骤制得：1、将淀粉和水在混合罐中在室温下经搅拌充分混合，使淀粉的水份含量控制在10-95%之间；2、调好湿度或水份的淀粉或淀粉乳，在30-140℃的温度范围内，在0.5-3MPa的压力下高压改性0.1-4h；3、在酶反应器中反应；4、酶解产物经离心、洗涤、过滤、干燥、粉碎后得到的抗消化淀粉。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗消化淀粉及其制备方法，本发明还涉及了该抗消化淀粉在用作口服结肠靶向药物控释载体的应用。
背景技术
口服结肠靶向给药技术给药，不仅使用方便、患者易接受，且药物可以较高浓度分散于整个结肠，这对药物的吸收和疾病的治疗极为有利。要成功使药物通过口服结肠靶向给药，制备和开发优良的、理想的药物载体是关键技术之一，它必须具有在上消化道中不被降解，同时又能在结肠中以可控速率降解并将药物释放的特性。
目前，研究的结肠靶向药物载体主要有：pH依赖型、时间依赖型和结肠特异菌群降解型(芳香族偶氮聚合物和含有糖甙键的多糖)等几类。由于人体回肠末端的pH值要比结肠部位还要高，使得pH依赖型的制剂往往会在回肠末端处解体而较早的释药；利用肠道转运时间设计的时滞剂型也由于药物在上消化道特别是在胃中的排空时间和胃中的食物类型以及药物微粒的大小等有关，肠道转运时间波动较大而存在一定困难。结肠菌群降解型是利用结肠菌群产生的酶作用于包裹材料而引起药物释放的，该系统具有更强的靶向性。自Saffran等首次用偶氮类聚合物作为胰岛素及其它肽类药物的结肠靶向载体材料将药物有效运转到结肠以来(Saffran M，et.al.，Science，233：1081，1986)，人们合成了许多可作为结肠靶向药物载体的偶氮聚合物。但是偶氮类小分子化合物是一种强的致癌物质，偶氮类聚合物是否有致癌性值得研究。这类合成聚合物在临床使用之前，都必须经过深入细致的毒理学研究，造成开发周期较长，费用较高等缺陷；多糖类大分子，尤其是壳聚糖、淀粉等天然多糖物质具有很好的生物相容性，作为药物的辅料、稳定剂、崩解剂等已经被广泛应用于医药工业中，同时部分多糖本身还具有生理活性，是极具开发前景的药物资源。由于多糖类物质易于化学和生物改性，具有价廉、来源广泛、稳定性高、安全、无毒、亲水、良好的成膜性以及易于形成凝胶等优良特性，已成为很有发展潜力的靶向药物传递系统载体。Milojevic等发现链淀粉和乙基纤维素的包衣系统不仅能抵抗肠胃中酸和各种酶的降解作用，而且还能被结肠中的微生物所降解，表明链淀粉和乙基纤维素可作为口服结肠靶向给药系统的载体，体外试验证明，用链淀粉和乙基纤维素作包衣可使5-ASA和葡萄糖药物在结肠中得到良好的缓释效果(Milojevic S.et al，J.Control.Release，38：85-94，1996b)。
抗消化淀粉(有些学者译为“抗酶解淀粉”、“抗性淀粉”)英文名为ResistantStarch或Enzyme-Resistant Starch，简称RS，它是近几年引起国内外重视的功能型淀粉衍生物，具有不能被人体上消化道内淀粉酶降解消化吸收，但能够被结肠中的微生物所酵解而生成短链脂肪酸的特性；而且抗消化淀粉还具有生理活性，对结肠癌、糖尿病、心血管疾病等具有重要的治疗作用，具备理想多功能口服结肠靶向定位给药系统载体材料的条件。
目前，将抗消化淀粉用作口服结肠靶向药物的控释载体尚未见有报道。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺点，提供一种性能良好的抗消化淀粉，这种抗消化淀粉由于不能被人体上消化道内淀粉酶降解消化吸收，可以保护药物顺利通过上消化肠道而不被破坏；达到结肠后，抗消化淀粉被结肠中的微生物特异地降解，药物就会释放出来，具有良好的结肠靶向性，另外通过对抗消化淀粉在结肠中的生物降解速率的调控，可以达到药物在结肠控制释放的目的。
本发明的另一个目的在于提供该抗消化淀粉的制备方法。
本发明还有一个目的是将该抗消化淀粉用作口服结肠靶向药物的控释载体。
为实现本发明的目的，采取了以下的技术方案：
抗消化淀粉的制备方法，依次由以下步骤组成：
(1)淀粉和水在混合罐中混合，水份含量为10-95％重量；
(2)在30-140℃的温度范围内，在0.5-3MPa的压力下改性0.1-4h；
(3)将(2)处理后的物料输送到酶反应器中，用5000-10000U/g淀粉的耐热α-淀粉酶于pH5.0-6.0、温度95-100℃下作用0.5-1h，然后于pH4.0-5.5、温度40-65℃下用100-300U/g淀粉的葡萄糖淀粉酶酶解1-2h，得酶解产物；
(4)酶解产物经离心、洗涤、过滤、干燥、粉碎后得到抗消化淀粉。
作为上述方案的一种优选，(1)步骤中淀粉的水份含量为15-35％重量。
作为上述技术方案的另一种优选，(2)步骤中压力为0.5-1MPa，温度控制在90-130℃，处理时间为0.5-4h。
作为上述技术方案的进一步优选，(3)步骤中耐热α-淀粉酶的用量控制在6000-8000U/g淀粉、作用pH为6.0-6.5、温度100℃，葡萄糖淀粉酶的用量控制在200-250U/g淀粉、作用pH为5.0-5.5、温度50-55℃。
由上述方法制备得到的抗消化淀粉，均可以用作口服结肠靶向药物的控释载体。
本发明与现有技术相比，具有以下的优点和有益效果：
(1)本发明所采用的原料是多糖高分子化合物谷类淀粉、豆类淀粉和薯类淀粉及其衍生物，资源广泛、易得且生物相容性良好，与现有结肠靶向药物控释载体的制备相比，不需要长期的毒理研究，开发周期较短。
(2)将使抗消化淀粉从作为添加剂在食品领域中应用拓展到药用高分子载体领域，本发明研制出的抗消化淀粉工艺简单，开发成本较低，便于进行工业化生产。现有相关技术得到的结肠靶向药物控释载体只具有载体的功能，本发明所制备的抗消化淀粉除具有其药物载体的基本功能外，其本身还具有生理活性，对结肠癌、糖尿病、心血管疾病等具有重要的治疗作用，是多功能口服结肠靶向控释给药系统载体材料。
(3)本发明研制出良好的药物载体及其相关的生物降解性能控制技术，同时获得具有生物相容、力学性能优良、具有靶向功能、生物降解速度可控的口服多功能结肠靶向控释给药系统，这将大大提高抗消化淀粉的附加值以及药物临床用药的安全性、有效性和方便性，推动我国医疗保健事业和国民经济的发展，产生良好的社会经济效益。特别是随着生物技术及生物制药技术的飞速发展，越来越多的多肽、蛋白质药物被开发，为口服结肠靶向药物控释载体抗消化淀粉提供了广阔的应用前景。
附图说明
图1为实施例所制得的抗消化淀粉载体的体外降解性能及靶向性图；
其中，纵坐标为抗消化淀粉的降解速度(％)(■：RS1# □：RS2# ○：RS3# ●：RS4#)；
其中，横坐标为作用时间(小时)。
具体实施方式
实施例1：
将815克玉米淀粉(水份含量为14.2％)在混合器中加水185克，使物料水份含量达到30％，充分混匀；在密闭状态下加热到90℃，不断搅拌并保持30min，物料在混合器中降温至室温后取出，用5000U/g淀粉的耐热α-淀粉酶于pH6.0、温度100℃下作用0.5h，然后于pH4.0、温度50℃下用300U/g淀粉的葡萄糖淀粉酶充分酶解1h；酶解产物经离心、洗涤、过滤、干燥、粉碎后得到抗消化淀粉RS1#。
实施例2：
将500克高链玉米淀粉(水分含量为15.8％)在混合器中加水26.3克，使物料水分含量达到20％，充分混匀并密封放置24h，放入4520PST高温压力反应釜(美国PARR公司)中，调节温度至120℃，压力控制在0.7MPa，保持反应条件的稳定反应2h，物料在混合器中降温至室温后取出，于50℃的电热恒温鼓风干燥箱中干燥，即得到抗消化淀粉RS2#。
实施例3：
将600克绿豆淀粉(水分含量为16.1％)在混合器中加水89.6克，使物料水分含量达到27％，充分混匀并密封放置24h，放入4520PST高温压力反应釜(美国PARR公司)中，调节温度至110℃，压力控制在1MPa，保持反应条件的稳定反应1h，物料在混合器中降温至室温后取出，用8000U/g淀粉的耐热α-淀粉酶于pH6.0、温度100℃下作用0.5h，然后于pH4.5、温度60℃下用300U/g淀粉的葡萄糖淀粉酶充分酶解1h；酶解产物经离心、洗涤、50℃的电热恒温鼓风干燥箱中干燥、粉碎后得到抗消化淀粉RS3#。
实施例4：
将1140克玉米醋酸酯淀粉(水份含量为12.1％)在混合器中加水210克，使物料水份含量达到25.8％，充分混匀；在密闭状态下加热到110℃，并保持1h，物料在混合器中降温至室温后取出，干燥后用10000U/g淀粉的耐热α-淀粉酶于pH6.0、温度100℃下作用0.5h，然后于pH4.5、温度60℃下用200U/g淀粉的葡萄糖淀粉酶充分酶解1h；，并真空干燥后得到抗消化淀粉RS4#。
实施例5：
按照药物在人体内的转运时间，抗消化淀粉载体体外降解过程设计为人工胃液中培养2h之后，于人工小肠液中培养4h，转入人工结肠液中厌氧环境下继续培养12h。在人工胃液、人工小肠液和人工结肠液等介质中测定抗消化淀粉载体的体外降解情况，以比较抗消化淀粉在pH1-8范围内的靶向性和降解性能。具体过程如下：(1)人体消化肠道的体外模拟：人工胃液、人工小肠液分别按照我国药典和美国药典的标准方法进行配制，人工结肠液是在厌氧环境中配制2-5％的人体或小鼠的粪便悬浮液，来作为结肠的体外模拟环境。(2)靶向性和降解性能的测定：精确称取一定量的抗消化淀粉，分别置于900ml的人工胃液、人工小肠液中培养2小时和4小时，再于人工结肠液中厌氧培养12小时，温度控制在37℃±0.5℃，振荡速度为100rpm/min，在不同的时间间隔内取样，每次平均3次。样品离心后，取1ml清液稀释一定的比例后按苯酚-硫酸法测定其中的总糖的含量，以此计算抗消化淀粉的生物降解率。
附图1为体外模拟抗消化淀粉载体在人体内的整个转运过程，研究结果发现上述实施例中的四种抗消化淀粉(分别为RS1#，RS2#，RS3#，RS4#)在0-2小时和4-6小时内没有降解或有极小的降解。说明抗消化淀粉在上消化道环境中不能够被酸、消化酶所降解，从而可以保护药物顺利穿过人体上消化道环境。6小时之后，抗消化淀粉在人工结肠液中进行培养，由图中可看出，抗消化淀粉不断地被降解，降解率逐步提高。抗消化淀粉在结肠中的降解过程是结肠菌群将其酵解成为短链脂肪酸的过程，这一过程是由结肠菌群在厌氧的状态下分泌的糖苷酶与抗消化淀粉之间的酶促反应控制的。抗消化淀粉一旦被这些厌氧菌所分泌的酶作用，就会在其表面进行侵蚀直至开孔，药物就会由孔洞扩散开来，随着孔洞的数量和直径的增大，药物也就缓慢释放出来，从而实现靶向释放。抗消化淀粉的用量以及抗消化淀粉侧链基团的变化都将会影响结肠中微生物对其的降解性能。调节这些参数的变化，就可以达到对药物的控制释放。
Claims (7)
1、抗消化淀粉的制备方法，依次由以下步骤组成：
(1)淀粉和水在混合罐中混合，水份含量为10-95％重量；
其中，淀粉为谷类淀粉、豆类淀粉、薯类淀粉或它们的改性产物；
(2)在30-140℃的温度范围内，在0.5-3MPa的压力下改性处理0.1-4h；
(3)将(2)处理后的物料输送到酶反应器中，用5000-10000U/g淀粉的耐热α-淀粉酶于pH5.0-7.0、温度95-100℃下作用0.5-1h，然后于pH4.0-5.5、温度40-65℃下用100-300U/g淀粉的葡萄糖淀粉酶酶解1-2h，得酶解产物；
(4)酶解产物经离心、洗涤、过滤、干燥、粉碎后得到抗消化淀粉。
2、根据权利要求1所述的抗消化淀粉的制备方法，其特征在于(1)步骤中淀粉的水份为15-35％重量。
3、根据权利要求1或2所述的抗消化淀粉的制备方法，其特征在于(2)步骤中压力为0.5-1MPa，温度控制在90-130℃，处理时间为0.5-4h。
4、根据权利要求1或2所述的抗消化淀粉的制备方法，其特征在于(3)步骤中耐热α-淀粉酶的用量控制在6000-8000U/g淀粉、作用pH为6.0-6.5、温度100℃，葡萄糖淀粉酶的用量控制在200-250U/g淀粉、作用pH为5.0-5.5、温度50-55℃。
5、根据权利要求3所述的抗消化淀粉的制备方法，其特征在于(3)步骤中耐热α-淀粉酶的用量控制在6000-8000U/g淀粉、作用pH为6.0-6.5、温度100℃，葡萄糖淀粉酶的用量控制在200-250U/g淀粉、作用pH为5.0-5.5、温度50-55℃。
6、一种抗消化淀粉，其特征在于它是由权利要求1～5中任一项所述的抗消化淀粉的制备方法制备得到。
7、权利要求6所述的抗消化淀粉在用作口服结肠靶向药物控释载体的应用。
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