专利名称：pH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种PH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶及其制备方法和应用，属于壳聚糖共聚物生物材料的制备和应用技术领域。
背景技术：
壳聚糖是由甲壳素脱乙酰得到的一种天然碱性多糖，自然界储量极为丰富。壳聚糖是由2-氨基-2脱氧葡萄糖单元通过β -1-4糖苷键连接起来的直链多糖，学名为 (1-4)-2-氨基脱氧-β-D葡萄糖。FDA(美国食品及药物管理局)于1983年批准甲壳素作为饲料添加剂。壳聚糖的生物学功能，尤其是作为膳食补充剂的保健功能越来越引起广泛的关注，已有的研究表明其具有降脂、降糖、免疫调节、改善胃肠功能及减肥作用。作为一种食物纤维，与其它食物纤维一样，在短时间内不能被人的胃肠消化、吸收，不会为人体增加热量。天然、无毒的壳聚糖，由于优良的组织相容性、抗菌抑菌性、调节免疫机能和吸附性， 尤其对脂肪和胆固醇具有良好的吸附能力，使其开始应用于食品保健、肥胖及其并发症的预防和治疗上，成为一种新型的减肥保健食品。壳聚糖在保健食品中的功能多样，作用机理复杂，但是基本在于其与脂肪、胆固醇、胆汁酸的相互作用。壳聚糖的降脂减肥功能由下列过程所决定一方面对于脂肪具有明显的吸附作用，由于壳聚糖自身的氨基使其成为聚阳离子体，可与带负电的脂肪酸相吸附。单纯的壳聚糖可以吸附自身重量多倍的油脂，使动物脂肪沉积减少。另一方面通过食用壳聚糖，从胃到肠，随着PH值的增加，能够形成壳聚糖凝胶体，同时对脂肪和胆汁酸、选择性地对胆固醇进行吸附包裹，通过这种包裹作用，能有效阻止消化系统吸收胆固醇和甘油三脂，防止胆固醇及脂肪酸在体内蓄积，并能够促进这些物质从体内排出，加大脂质的排出量，使血脂降低， 实现减肥。另外，壳聚糖还具有粘滞性，可粘着油脂而减少人体对脂肪的吸收。这些特点都决定了壳聚糖很适合应用于人体内的降脂减肥。一方面由于壳聚糖分子链上的氨基可以吸附质子Η+，在pH值较小的介质中呈阳离子特性，与脂肪有很好的吸附作用，但是在PH值较大的介质中其离子特征较弱，影响其吸附性能，尤其是与中性物质的吸附作用很弱。另一方面，壳聚糖分子链的立体规整性很好， 并且在其结构上存在分子内和分子间的氢键作用，因此在中性介质中难溶，一般不能与中性油性物质发生吸附作用，所以对脂肪物质分解产生的胆固醇、留醇、甘油三酸酯等中性油吸附能力不强。由于壳聚糖与脂肪不能互溶，极大地限制了壳聚糖与脂肪及脂肪酸的相互作用；再者由于壳聚糖在肠道环境中为不溶解状态，降低了对脂肪酸的吸附效率；而且在生理条件下尤其是碱性环境中难以溶解，体内运输过程中容易沉积，导致使用单纯的壳聚糖会引起便秘等副作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种pH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶(CS-c-PVP)，该凝胶是通过化学的方法对壳聚糖(⑶)进行交联共聚改性而得到的。该凝胶在水中有很好的溶胀性，在中性偏碱的环境中溶胀度很大，并且呈现对PH值的敏感性，具有良好的脂肪吸附能力。本发明的另一个目的在于提供一种上述PH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶的制备方法。本发明的再一个目的在于提供上述pH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶的应用，用于脂肪的吸附，进而用作减肥食品和保健药物中的膳食添加剂，达到减肥降脂的效果。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种pH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶，由壳聚糖与聚维酮交联共聚而得到，交联率为60 % 350 %，交联效率为50 % 90 %，该凝胶在纯水中的溶胀度为200 % 600 %， 在pH=2(模拟胃酸环境)的水溶液中的溶胀度为200%，在pH = 7.2(模拟结肠环境)的水溶液中的溶胀度为400%。该PH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶对水有很好的亲和性，对二甲基亚砜、二甲基甲酰胺等有机溶剂也具有亲和性。所述壳聚糖的脱乙酰度为85% 100%，分子量为20 100万。壳聚糖的脱乙酰度即壳聚糖分子中脱除乙酰基的糖残基占壳聚糖分子中总的糖残基数的百分数，是评价壳聚糖质量的一个重要技术指标。聚维酮(PVP)是一种水溶性高分子化合物，具有优良的水溶性、可粘性、生物相容性，安全无毒，口服安全性很高，大鼠长期口服2年未见副作用，可以作为医药控制释放材料、药物浓缩提纯材料、医药崩解剂等使用，也是改善大分子水溶性的常用材料。本发明的 PH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶中的聚维酮优选使用N-乙烯基吡咯烷酮的线性均聚物， 更优选为聚维酮K25或聚维酮K30。聚维酮K25的平均粘均分子量为2. 5X 104，聚维酮K30 的平均粘均分子量为3.8X104。上述pH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶的制备方法，包括以下步骤(1)将壳聚糖溶解于2wt%的醋酸溶液中，按照壳聚糖与聚维酮的质量比为 1 1 1 9的比例向其中加入聚维酮，搅拌使其溶解；(2)按照壳聚糖与交联剂的质量比为1 0.05 1 0.30的比例向其中加入交联剂，缓慢升温至60°C继续搅拌反应，3个小时后出现透明的水凝胶，继续搅拌至搅拌困
难，停止反应；(3)滤出液体，先用的醋酸溶液洗涤，再用去离子水洗涤凝胶至中性，然后用甲醇洗去未反应的交联剂，将得到的水凝胶放入纤维素透析袋内，将纤维素透析袋浸入去离子水中，每隔3小时换水一次，经过三次换水后，取出水凝胶，滤去水分，在80°C真空干燥至恒重得到干凝胶。按照下列公式计算交联率和交联效率。
-叫χ 100%
交联率=叫其中=Hi1-壳聚糖用量；m2-—干凝胶的质量。
权利要求
1.一种pH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶，其特征在于由壳聚糖与聚维酮交联共聚而得到，交联率为60% 350%，该凝胶在纯水中的溶胀度为200% 600%，在pH = 2的水溶液中的溶胀度为200%，在pH = 7. 2的水溶液中的溶胀度为400%。
2.根据权利要求1所述的PH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶，其特征在于所述壳聚糖的脱乙酰度为85% 100%，分子量为20 100万。
3.根据权利要求1所述的PH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶，其特征在于所述聚维酮为聚维酮K25或聚维酮K30。
4.一种权利要求1所述的pH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶的制备方法，其特征在于 包括以下步骤(1)将壳聚糖溶解于的醋酸溶液中，按照壳聚糖与聚维酮的质量比为1 1 1 9的比例向其中加入聚维酮，搅拌使其溶解；(2)按照壳聚糖与交联剂的质量比为1 0.05 1 0.30的比例向其中加入交联剂， 缓慢升温至60°C继续搅拌反应，3个小时后出现透明的水凝胶，继续搅拌至搅拌困难，停止反应；(3)滤出液体，先用的醋酸溶液洗涤，再用去离子水洗涤凝胶至中性，然后用甲醇洗去未反应的交联剂，将得到的水凝胶放入纤维素透析袋内，将纤维素透析袋浸入去离子水中，每隔3小时换水一次，经过三次换水后，取出水凝胶，滤去水分，在80°C真空干燥至恒重得到干凝胶。
5.根据权利要求4所述的pH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶的制备方法，其特征在于 在步骤O)中，所述交联剂在加入前配成5wt%的水溶液。
6.根据权利要求4或5所述的pH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶的制备方法，其特征在于所述交联剂为丁二醛、戊二醛或己二醛一种或几种。
7.根据权利要求4所述的pH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶的制备方法，其特征在于 步骤(3)中得到的水凝胶滤出水分后，在自然环境中放置8个小时，仍保有100%的水分。
8.权利要求1所述的pH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶在吸附脂肪中的应用，其特征在于具体过程为称取壳聚糖交联聚维酮干凝胶于烧杯中，加入PH值为7. 2的生理盐水溶液，置于37°C 的恒温箱，按照干凝胶与脂肪的质量比为1 15 1 45的比例再加入Q6 Cw的脂肪含量大于SOwt %的花生油，混合均勻，持续搅拌2个小时，冷却至室温；离心分离，将上层的油层与下层物质分开；取上层游离油层，将油层倒入小烧杯中，置于120°C烘箱中2个小时， 取出，冷却后称量，按照下列方式计算脂肪吸附量。脂肪吸附量=(所用油的质量-游离油的质量)/干凝胶的质量
9.根据权利要求8所述的pH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶在吸附脂肪中的应用，其特征在于所述干凝胶与脂肪的质量比为1 30。
10.权利要求1-3所述的PH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶的应用，其特征在于用作降脂减肥药物或保健食品的膳食添加剂。
全文摘要
本发明提供一种pH敏感型壳聚糖交联聚维酮凝胶及其制备方法和应用，该凝胶由壳聚糖在交联剂的作用下与聚维酮交联共聚而得到，交联率为60％～350％，该凝胶在纯水中的溶胀度为200％～600％，在pH2的水溶液中的溶胀度为200％，在pH7.2的水溶液中的溶胀度为400％。本发明的制备方法简单、易于操作，成本低，安全健康环保。该凝胶在水中有很好的溶胀性，在模拟人体十二指肠和结肠的酸度介质中，溶胀度很大，并且呈现对pH值的敏感性，具有良好的脂肪吸附能力。因此，该凝胶可以用于脂肪的吸附，还可以用作降脂减肥药物或保健食品的膳食添加剂，更好地满足在减肥保健食品中的应用要求。
文档编号C08J3/075GK102504291SQ20111033365
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者张冉, 李若慧, 苏丹, 袁志奎, 赵然, 马云峰 申请人:北京联合大学生物化学工程学院