多糖改性材料

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1、（一） 操 作 方 法,第五章 多糖改性材料,多糖改性材料,5.1 动植物多糖 5.2 海藻酸盐 5.3 透明质酸,5.1 动植物多糖,糖类-碳水化合物-多羟基的醛、酮、醇及其衍生物，以及由糖苷键连接的化合物。,植物多糖功能：形成细胞壁和基架结构、储存物质（如淀粉、纤维素）,人参多糖,黄芪多糖,当归多糖,枸杞多糖,动物多糖： 壳聚糖、透明质酸,海藻地衣多糖： 海藻酸钠、螺旋藻多糖,5.2 海藻酸钠简介,英文名Sodiumalginate （简写 ） ； 分子式 (C6H7NaO6)x，白色或淡黄色粉末，几乎无臭无味。是从褐藻类的海带或马尾藻中提取的一种由1,4 -聚-D-甘露糖醛酸和-L-古罗

2、糖醛酸组成的线型多糖碳水聚合物,是海藻酸衍生物中一种,所以有时也称褐藻酸钠、海带胶或海藻胶。,海藻酸钠的应用,1881年，英国化学家Stanford首先对褐色海藻中的海藻酸盐提取物进行科学研究。 他发现该褐藻酸的提取物具有几种很有趣的特性，它具有浓缩溶液、形成凝胶和成膜的能力。 商业化生产始于1927年，现在全世界每年约生产3万吨，其中30用于食品工业，剩下的用于其它工业，制药业和牙科。,在食品工业中的应用,a稳定性 海藻酸钠用以代替淀粉、明胶作冰淇淋的稳定剂，可控制冰晶形成，改善冰淇淋口感，也可稳定糖水冰糕、冰果子露、冰冻牛奶等混合饮料。许多乳制品，如精制奶酪、掼奶油、干乳酪等利用海藻酸钠稳

3、定作用可防止食品与包装物的连粘性，可作为上乳制品覆盖物，可使其稳定不变并防止糖霜酥皮开裂。,b增稠与乳化性 海藻酸钠用于色拉(凉拌菜)调味汁，布丁(甜点心)、果酱、番茄酱及罐装制品的增稠剂，以提高制品的稳定性质，减少液体渗出。 c水合性 在挂面、粉丝、米粉制作中添加海藻酸钠可改善制品组织粘结性，使其拉力强、弯曲度大、减少断头率，特别是对面筋含量较低面粉，效果更明显。 在面包、糕点等制品中添加海藻酸钠，可改善制品内部组织的均一性和持水作用，延长贮藏时间。在冷冻甜食制品中添加可提供热聚变保护层，改进香味逸散，提高熔点的性能。,2医药工业,a牙科印模料 过去牙科印模主要用橡胶、石膏等混合物，近年来已

4、被海藻酸钠印模料代替，海藻酸钠印模具有操作简便，印出的齿形准确等优点。海藻酸钠印模料与凝固剂分装两包，使用时将两者用水调合，数分钟后即可凝固成型。,b 止血剂 海藻酸钠溶液在酸性或钙盐溶液中具有纤维状沉淀，其分子结构呈线形，故利用此机理，可制成各种剂型的止血剂，如止血纱布，止血海绵，烫伤纱布，喷雾止血剂等。,c 对放射性元素及有害金属的阻、排作用 海藻酸钠具有对某些元素的特殊交换能力。不但有预防锶吸收的效果，而且还有一定的治疗作用，当被放射性锶污染之后，口服一定量的海藻酸钠，可将消化道中的放射性锶很快吸收并排出体外。 d 药膏、药片及其制剂 利用海藻酸钠增稠和凝胶的特性，作为药品各种剂型的添加

5、剂，如海藻酸钠与羊毛脂调合制成硫磺软膏，可医治皮肤病，还可与磺胺药物混合作眼膏以及苯基醋酸汞等混合作避孕膏。低聚海藻胶作肠用胶囊，使药物在肠道中停留和吸收时间大大延长，从而提高药物的疗效。,由于海藻酸钠的生物相容性、低毒性和相对低廉的价格而在药物释放体系和组织工程领域以及制药领域作抗凝血剂、止血剂、代用血浆等具有应用前景。 凝胶材料应用 海藻酸盐水凝胶目前主要作为包载药物、细胞、基因和蛋白质等的微载体，以及软骨组织工程材料。此外，作为组织工程用材料，海藻酸盐水凝胶还应注重与细胞的相互作用以及信号传导，并控制凝胶的孔隙结构，提高其扩散能。,共混材料应用 海藻酸钠自身没有抗菌性，而壳聚糖是另一种生

6、物相容性良好且具有抗菌性能的天然材料。在海藻酸钠中添加壳聚糖，海藻酸钠的一COO和壳聚糖的NH3+之间发生静电相互作用，形成聚电解质复合物。此类聚电解质复合物既可作为药物释放载体，从而提高微囊的稳定性和载药量，又可调节药物释放度，同时可加强海藻酸钠凝胶的pH值依赖性，应用于多肽蛋白质控制释放更具优越性。,在印纺工业中的应用,a、印花浆 海藻酸钠用作经纱上浆、整理浆、印花浆等已有悠久的历史，但主要用在印花浆方面。海藻酸钠用作活性染 料色浆，具有独特性能。纤维和活性染料进行化学反应，将染料固定在纤维上，在染色过程中所用印花浆应不干扰或参与化学反应键合。若色浆参与反应，就会固定在纤维上，这就造成染过

7、的纤维手感发硬，变脆、色泽不好。当使用海藻酸钠作印花浆时，既不影响活性染料与纤维的染色过程，同时印出花纹清晰、鲜艳、给色量高，手感好。不仅适合于棉布印色，也适用于羊毛、丝、合成纤维的印花。 b、人造纤维 海藻酸钠与石棉短纤维混合，经过醋酸钙溶液凝固处理，可防止石棉纤维飞扬，影响人身健康。,生产企业,5.3 透明质酸,透明质酸（hyaluronic acid，HA），又称玻璃酸是由美国Meyer等于1934年首先从牛眼玻璃体中分离得到的一种以乙酰氨基葡萄糖与葡萄糖醛酸双糖单元交替连接而成的直链酸性黏多糖。 HA普遍存在于人和动物的皮肤、血清、组织细胞间液中，具独特的皮肤保湿、营养、抗衰老、稳定乳

8、化、抗菌消炎、促进伤口愈合及药物载体等特殊功能，是一种在日化、医药、生化与保健食品等领域内用途极为广泛、性能优良的功能性生化物质。,HA的结构,一级结构：由等摩尔的N-乙酰氨基葡糖和葡糖醛酸双糖重复单位所组成的直链多聚糖。,HA的无规则线团状线性分子结构及其双糖单位； 每个HA分子有3010000个双糖单位组成。,透明质酸的特性 透明质酸能缓慢但最终完全溶于水，形成黏稠、微乳白色或无色溶液，难溶于有机溶剂。透明质酸的配伍性强，相容性好，几乎可以添加到任何含水的化妆品基质中。 与其它粘多糖不同，它不含硫。它的透明质分子能携带500倍以上的水分，为目前所公认的最佳保湿成分，目前广泛的应用在保养品和

9、化妆品中。,HA分子的电镜照片,HA分子在溶液中的伸展状态示意图,透明质酸的生物特性,HA 作为人体皮肤、组织细胞等固有必需的生物活性物质，一般对人皮肤无刺激性，对眼睛无任何刺激性和光毒性反应。给动物注射适量HA 后研究发现，HA 本身并不是抗原体，所以在体内一般不会产生过敏反应及其他毒副作用，使用安全。,透明质酸的制备,目前，常用HA 的制备工艺主要有以下两种。 (1) 动物组织提取法： 此法是最早采用的HA 生产法，以人脐带、鸡冠、哺乳动物血清、牛眼玻璃体、鲨鱼皮及鲸鱼软骨等为原料，用适量丙酮或乙醇浸泡过夜，过滤，对原料脱脂、脱水。风干后，将原料改用蒸馏水浸泡一定时间，过滤。滤液分别用氯化

10、钠溶液和氯仿处理，之后加入胰蛋白酶于50左右保温酶解一定时间，精制去除蛋白质、小分子肽、氨基酸、核酸及其他多糖类杂质。混合液经离子交换树脂脱无机离子后得精制HA 。该工艺原料来源局限性大，产品提取率极低，仅为1左右，工艺程序复杂，生产成本高，不宜进行工业化生产。,(2)微生物发酵法：,该法是近年来兴起的一种HA 制备新工艺，是以葡萄糖作碳源，蛋白胨为氮源及其他营养物质组成培养基，接种菌种(一般多选用链球菌属类菌种)后，于特定条件下培养发酵48 h。发酵结束后，过滤，精制除去菌丝体蛋白、核酸、有机酸及链球菌代谢生成的其他复杂产物等杂质。再经乙醇沉淀、纯化等程序即能得到高纯度HA 产品。该工艺特点

11、是不受原料资源限制，操作简便，无需复杂纯化过程，产率较高，还能按实际需要来设定产品的分子质量，并 可进行大批量工业化生产，生产成本较低，是今后生产HA 的主要发展方向。,1 保湿护肤功能 2 抗衰老功能 3 营养皮肤功能 4 促进伤口愈合功能 5 稳定乳化功能 6 药物载体功能 7 抗菌消炎功能 8 其他功能,透明质酸的特殊功能,在皮肤中的作用,随着人们年龄的增长及营养、日照、环境等因素的影响，人体合成透明 质酸（玻璃酸）HA的能力逐渐下降，皮肤中透明质酸（玻璃酸）HA的含量会逐渐降低，人在胚胎时期体内透明质酸（玻璃酸）HA含量最高，出生后逐渐减少。,如果把20岁的人体内的透明质酸（玻璃酸）H

12、A相对含量定位100%，则30、50、60岁时分别下降为65%、45%、25%。当皮肤中的透明质酸（玻璃酸）HA含量低于某一水平时，皮肤表层的含水量会逐渐降低，造成角质层老化，皮肤就显得粗糙，出现皱纹，失去弹性，显得衰老，这一现象一般出现在25岁以后。这也是中老年人与少年儿童皮肤差距的主要原因之一。同时人体皮肤中透明质酸（玻璃酸）HA的破坏与紫外线有关，所以长期从事野外作业、高原生活、户外作业的人员较室内工作人员的皮肤显得粗糙。,透明质酸在化妆品中的应用,在化妆品生产过程中，常用到透明质酸的钠盐或钾盐。透明质酸钠盐为白色纤维或粉状， 有微弱香气，能缓慢溶于水形 成微乳白色或无色高黏稠状液 体，

13、也能溶解于氯化钠溶液， 几乎不溶于有机溶剂。,1、 保湿作用 化妆品常用的保湿剂有甘油、丙二醇、山梨醇、聚乙二醇、乳酸钠、吡咯烷酮羟酸钠等。实验表明，甘油、丙二醇、山梨醇、聚乙二醇等保湿剂，虽然在高湿度下会从空气中吸收水分，但在空气湿度低时（特别在干燥寒冷的天气），则会从皮肤的里层而不是从空气中吸收水分，这样反而会令皮肤觉得更加干燥，起不到保湿作用。乳酸钠、吡咯烷酮羟酸钠等保湿剂在化妆品中得到运用，是由于它们是角质层的成分并有结合水的能力，对它们的作用机理却远未完全明了，如果只从它们结合水的能力看，作为保湿剂并非是理想的物质。,保湿作用是HA在化妆品中最重要的作用，与其他保湿剂相比，周围环境的

14、相对湿度对其保湿性的影响较小。HA在低相对湿度（33%）下吸湿量最高，而在高相对湿度（75%）下吸湿量最低，并有根据环境湿度变化自动调节最佳保水量的功能，使皮肤角质层的含水量保持在最佳生理状态。,2、营养作用 HA是皮肤固有的生理物质，外源性HA是对皮肤内源性HA的有益补充。相对分子量较小的HA可渗入皮肤表皮层，促进皮肤营养的供给和废物的排泄，从而防止皮肤老化，起到美容和营养的作用。口服含HA的保健食品也起到美容和保健的作用。目前，HA在美国、日本等发达国家被广泛用于美容保健食品中。,3、增稠性 HA在水溶液中具有很高的粘度，其1%的水溶液呈凝胶状，添加在化妆品中可起增稠和稳定作用。 4、润滑

15、性和成膜性 HA属于高分子聚合物，具有很强的润滑性和成膜性。含HA的护肤品涂抹时润滑感明显，手感良好，涂抹于皮肤后，可在皮肤表面形成一层薄膜，使皮肤产生良好的光滑感和湿润感，对皮肤起到保护作用。含HA的护发品可在头发表面形成一层薄膜，起到保湿、润滑护发、消除静电等作用，使头发易于梳理、飘逸自然。,5、皮肤损伤的修复和预防作用 皮肤受到阳光暴晒所引起的光灼伤或日炙，如皮肤变红、变黑、脱皮等，主要是阳光中的紫外线的作用。HA通过促进表皮细胞的增殖和分化，以及清除氧自由基的作用，可促进受伤部位皮肤的再生。事先使用具有很好的预防作用，因此，在防晒护肤品中HA与紫外线吸收剂混合使用，具有协同作用，不仅可

16、减少紫外线的透过，而且可对紫外线所造成的皮肤损伤进行修复，起双重保护作用。,6、HA在防晒及晒后修复产品协同增效作用 HA具有消除自由基作用，可在表皮中清除由阳光中紫外线照射所产生的活性氧自由基，保护皮肤免受其害，被称为高效的自由基清道夫。氧自由基会导致脂质过氧化破坏细胞膜,HA可与氧自由基发生反应，消除自由基，自身被降解，因此HA具有防晒作用。,7、HA在美白、祛斑产品中的协同增效作用 HA用于皮肤表面,大分子部分可迅速在皮肤上形成一层透气的水化黏弹膜,既可阻隔外来细菌、灰尘的侵入，又可保持皮肤表面的滑润。 低分子部分则渗入皮肤，具有轻微扩张毛细血管，增加血液循环，改善中间代谢，促进皮肤营养吸收，发挥其在表皮组织中的作用。具有较强的消皱功能，增加皮肤弹性，延缓皮肤衰老。,口服HA 保健品具有以下作用:,(1)增强皮肤的保水功能,使皮肤光滑细腻,富有弹性,延缓皮肤衰老; (2) 改善关节润滑机能,减轻关节疼痛; (3) 延缓其他组织器官因HA 减少而导致的衰老和功能减退。