多糖改性材料.ppt

（一）（一）操操 作作 方方 法法第五章第五章 多糖改性材料多糖改性材料 1.多糖改性材料5.1动植物多糖植物多糖5.2海藻酸海藻酸盐5.3透明透明质酸酸2.5.1 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：植物多糖功能：形成形成细胞壁和基架胞壁和基架结构构、储存物存物质（如淀粉、（如淀粉、纤维素素）3.人参多糖人参多糖4.黄芪多糖黄芪多糖5.当当归多糖多糖6.枸杞多糖枸杞多糖7.动物多糖：物多糖：壳聚糖、壳聚糖、透明透明质酸酸海藻地衣多糖：海藻地衣多糖：海藻酸海藻酸钠、螺旋藻多糖、螺旋藻多糖8.5.2 海藻酸钠简介英文名英文名Sodiumalginate Sodiumalginate（简写写 ）；分子式分子式 (C(C6 6H H7 7NaONaO6 6)x)x，白色或淡黄色粉末，几乎无臭无味。是从，白色或淡黄色粉末，几乎无臭无味。是从褐褐藻藻类的海的海带或或马尾藻尾藻中提取的一种由中提取的一种由1,4-1,4-聚聚-D-D-甘露甘露糖糖醛酸和酸和-L-L-古古罗糖糖醛酸酸组成的成的线型多糖型多糖碳水聚合物碳水聚合物,是是海藻酸衍生物中一种海藻酸衍生物中一种,所以有所以有时也称也称褐藻酸褐藻酸钠、海海带胶胶或或海藻胶海藻胶。9.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。10.在食品工业中的应用a a稳定性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。11.b b增稠与乳化性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 c水合性水合性在挂面、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。12.2医药工业a a牙科印模料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。13.b b 止血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。14.c c 对放射性元素及有害金属的阻、排作用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 d 药膏、膏、药片及其制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。15.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。凝胶材料凝胶材料应用用 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。共混材料共混材料应用用 海藻酸钠自身没有抗菌性，而壳聚糖是另一种生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，形成聚聚电解解质复合物复合物。此类聚电解质复合物既可作为药物物释放放载体体，从而提高微囊的稳定性和定性和载药量量，又可可调节药物物释放度放度，同时可加强海藻酸钠凝胶的pHpH值依依赖性性，应用于多肽蛋白质控制释放更具优越性。16.在印纺工业中的应用a a、印花、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活性染 料料色色浆，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 b、人造、人造纤维海藻酸钠与石棉短石棉短纤维混合，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。17.生产企业18.19.5.3 5.3 透明透明质酸酸 透明透明质酸（酸（hyaluronic acid，HA），又称），又称玻璃酸玻璃酸是由是由美国美国Meyer等于等于1934年首先从年首先从牛眼玻璃体中分离得到的一牛眼玻璃体中分离得到的一种以种以乙乙酰氨基葡萄糖氨基葡萄糖与与葡萄糖葡萄糖醛酸双糖酸双糖单元交替元交替连接而成接而成的直的直链酸性酸性黏多糖。黏多糖。HA普遍存在于人和普遍存在于人和动物的皮肤、血清、物的皮肤、血清、组织细胞胞间液中，液中，具独特的具独特的皮肤保湿、皮肤保湿、营养、抗衰老、养、抗衰老、稳定乳化、抗菌消炎、定乳化、抗菌消炎、促促进伤口愈合及口愈合及药物物载体等特殊功能，是一种在日化、医体等特殊功能，是一种在日化、医药、生化与保健食品等、生化与保健食品等领域内用途极域内用途极为广泛、性能广泛、性能优良的良的功能性生化物功能性生化物质。20.HAHA的的结构构 一一级结构构：由由等等摩摩尔的的N-乙乙酰氨氨基基葡葡糖糖和和葡葡糖糖醛酸酸双双糖糖重复重复单位所位所组成的成的直直链多聚糖多聚糖。21.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。22.透明透明质酸的特性酸的特性透明透明质酸能酸能缓慢但最慢但最终完全溶于水，形成黏稠、完全溶于水，形成黏稠、微乳白色或无色溶液，微乳白色或无色溶液，难溶于有机溶溶于有机溶剂。透明。透明质酸酸的配伍性的配伍性强，相容性好，相容性好，几乎可以添加到任何含水几乎可以添加到任何含水的化的化妆品基品基质中中。与其它粘多糖不同，与其它粘多糖不同，它不含硫它不含硫。它的透明。它的透明质分分子能携子能携带500倍以上的水分倍以上的水分，为目前所公目前所公认的的最佳最佳保湿成分保湿成分，目前广泛的，目前广泛的应用在保养品和化用在保养品和化妆品中。品中。23.HA分子的电镜照片HA分子在溶液中的伸展状态示意图24.透明透明质酸的生物特性酸的生物特性HA作作为人体皮肤、人体皮肤、组织细胞等固有必需的胞等固有必需的生物活性物生物活性物质，一般，一般对人皮肤无刺激性，人皮肤无刺激性，对眼睛眼睛无任何刺激性和光毒性反无任何刺激性和光毒性反应。给动物注射适量物注射适量HA后研究后研究发现，HA本身并不是抗原体，所以在体本身并不是抗原体，所以在体内一般不会内一般不会产生生过敏反敏反应及其他毒副作用，使用及其他毒副作用，使用安全。安全。25.透明透明质酸的制酸的制备目前，常用HA 的制备工艺主要有以下两种。(1)动物物组织提取法提取法：此法是最早采用的此法是最早采用的HA生生产法，以人法，以人脐带、鸡冠、哺乳冠、哺乳动物血清、牛物血清、牛眼玻璃体、眼玻璃体、鲨鱼皮及皮及鲸鱼软骨等骨等为原料，用适量丙原料，用适量丙酮或乙醇浸泡或乙醇浸泡过夜，夜，过滤，对原料脱脂、脱水。原料脱脂、脱水。风干后，将原料改用蒸干后，将原料改用蒸馏水浸泡一定水浸泡一定时间，过滤。滤液分液分别用用氯化化钠溶液和溶液和氯仿仿处理，之后加入胰蛋白理，之后加入胰蛋白酶于于50左右保温左右保温酶解一定解一定时间，精制去除蛋白，精制去除蛋白质、小分子、小分子肽、氨基酸、核酸、氨基酸、核酸及其他多糖及其他多糖类杂质。混合液。混合液经离子交离子交换树脂脱无机离子后得精制脂脱无机离子后得精制HA。该工工艺原料来源局限性大，原料来源局限性大，产品提取率极低，品提取率极低，仅为1左右，工左右，工艺程序复程序复杂，生，生产成本高，不宜成本高，不宜进行工行工业化生化生产。26.(2)微生物微生物发酵法：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。27.1 1 保湿保湿护肤肤功能功能2 2 抗衰老抗衰老功能功能3 3 营养皮肤养皮肤功能功能4 4 促促进伤口愈合口愈合功能功能5 5 稳定乳化定乳化功能功能6 6 药物物载体体功能功能7 7 抗菌消炎抗菌消炎功能功能8 8 其他功能其他功能 28.在皮肤中的作用在皮肤中的作用随着人随着人们年年龄的增的增长及及营养、日照、养、日照、环境等因素的境等因素的影响，人体合成透明影响，人体合成透明质酸酸（玻璃酸）（玻璃酸）HA的能力逐的能力逐渐下降，皮肤中透明下降，皮肤中透明质酸酸（玻璃酸）（玻璃酸）HA的含量会逐的含量会逐渐降低，人在胚胎降低，人在胚胎时期体期体内透明内透明质酸（玻璃酸）酸（玻璃酸）HA含量最高，出生后逐含量最高，出生后逐渐减减少。少。29.如果把如果把20岁的人体内的透明的人体内的透明质酸（玻璃酸）酸（玻璃酸）HA相相对含含量定位量定位100%，则30、50、60岁时分分别下降下降为65%、45%、25%。当皮肤中的透明。当皮肤中的透明质酸（玻璃酸）酸（玻璃酸）HA含量低于某含量低于某一水平一水平时，皮肤表，皮肤表层的的含水量会逐含水量会逐渐降低降低，造成角造成角质层老老化，皮肤就化，皮肤就显得粗糙，出得粗糙，出现皱纹，失去，失去弹性，性，显得衰老，得衰老，这一一现象一般出象一般出现在在25岁以后。以后。这也是中老年人与少年儿也是中老年人与少年儿童皮肤差距的主要原因之一。同童皮肤差距的主要原因之一。同时人体皮肤中透明人体皮肤中透明质酸酸（玻璃酸）（玻璃酸）HA的破坏与紫外的破坏与紫外线有关有关，所以，所以长期从事野外期从事野外作作业、高原生活、高原生活、户外作外作业的人的人员较室内工作人室内工作人员的皮肤的皮肤显得粗糙。得粗糙。30.透明透明质酸在化酸在化妆品中的品中的应用用 在化在化妆品生品生产过程中，常用到透明程中，常用到透明质酸的酸的钠盐或或钾盐。透明。透明质酸酸钠盐为白色白色纤维或粉状，或粉状，有微弱香气，能有微弱香气，能缓慢溶于水形慢溶于水形成微乳白色或无色高黏稠状液成微乳白色或无色高黏稠状液体，也能溶解于体，也能溶解于氯化化钠溶液，溶液，几乎不溶于有机溶几乎不溶于有机溶剂。31.1、保湿作用保湿作用化化妆品常用的保湿品常用的保湿剂有有甘油、丙二醇、山梨醇、聚乙二醇、甘油、丙二醇、山梨醇、聚乙二醇、乳酸乳酸钠、吡咯、吡咯烷酮羟酸酸钠等。等。实验表明，表明，甘油、丙二醇、山梨醇、甘油、丙二醇、山梨醇、聚乙二醇聚乙二醇等保湿等保湿剂，虽然在高湿度下会从空气中吸收水分，但然在高湿度下会从空气中吸收水分，但在在空气湿度低空气湿度低时（特（特别在干燥寒冷的天气），在干燥寒冷的天气），则会从皮肤的里会从皮肤的里层而而不是从空气中吸收水分，不是从空气中吸收水分，这样反而会令皮肤反而会令皮肤觉得更加干燥，起不得更加干燥，起不到保湿作用到保湿作用。乳酸乳酸钠、吡咯、吡咯烷酮羟酸酸钠等保湿等保湿剂在化在化妆品中得到品中得到运用，是由于它运用，是由于它们是角是角质层的成分并有的成分并有结合水的能力，合水的能力，对它它们的的作用机理却作用机理却远未完全明了，如果只从它未完全明了，如果只从它们结合水的能力看，作合水的能力看，作为保湿保湿剂并非是理想的物并非是理想的物质。保湿作用是保湿作用是HA在化在化妆品中最重要的作用，品中最重要的作用，与其他保湿与其他保湿剂相比，周相比，周围环境的相境的相对湿度湿度对其保湿性的影响其保湿性的影响较小。小。HA在低在低相相对湿度（湿度（33%）下吸湿量最高，而在高相）下吸湿量最高，而在高相对湿度（湿度（75%）下吸）下吸湿量最低，并有根据湿量最低，并有根据环境湿度境湿度变化自化自动调节最佳保水量的功能，最佳保水量的功能，使皮肤角使皮肤角质层的含水量保持在最佳生理状的含水量保持在最佳生理状态。32.2、营养作用养作用HA是皮肤固有的生理物是皮肤固有的生理物质，外源性，外源性HA是是对皮肤内源性皮肤内源性HA的有益的有益补充充。相。相对分子量分子量较小的小的HA可可渗入皮肤表皮渗入皮肤表皮层，促，促进皮肤皮肤营养的供养的供给和和废物的排泄，从而物的排泄，从而防止皮肤老防止皮肤老化，起到美容和化，起到美容和营养养的作用。的作用。口服口服含含HA的保健食品也起到美容和保健的保健食品也起到美容和保健的作用。目前，的作用。目前，HA在美国、日本等在美国、日本等发达国家被广达国家被广泛用于美容保健食品中。泛用于美容保健食品中。33.3、增稠性、增稠性HA在水溶液中具有很高的粘度，其在水溶液中具有很高的粘度，其1%的水溶液呈凝胶状，的水溶液呈凝胶状，添加在化添加在化妆品中可起品中可起增稠和增稠和稳定作用定作用。4、润滑性和成膜性滑性和成膜性HA属于高分子聚合物，具有很属于高分子聚合物，具有很强的的润滑性和成膜性。含滑性和成膜性。含HA的的护肤品涂抹肤品涂抹时润滑感明滑感明显，手感良好，涂抹于皮肤，手感良好，涂抹于皮肤后，可在皮肤表面形成一后，可在皮肤表面形成一层薄膜，使皮肤薄膜，使皮肤产生良好的光滑生良好的光滑感和湿感和湿润感，感，对皮肤起到保皮肤起到保护作用作用。含。含HA的的护发品可在品可在头发表面形成一表面形成一层薄膜，起到保湿、薄膜，起到保湿、润滑滑护发、消除静、消除静电等作用，使等作用，使头发易于梳理、易于梳理、飘逸自然。逸自然。34.5、皮肤、皮肤损伤的修复和的修复和预防作用防作用皮肤受到阳光暴晒所引起的光灼皮肤受到阳光暴晒所引起的光灼伤或日炙，如皮或日炙，如皮肤肤变红、变黑、脱皮等，主要是阳光中的紫外黑、脱皮等，主要是阳光中的紫外线的作用。的作用。HA通通过促促进表皮表皮细胞的增殖和分化，以胞的增殖和分化，以及清除氧自由基的作用，可促及清除氧自由基的作用，可促进受受伤部位皮肤的部位皮肤的再生再生。事先使用具有很好的。事先使用具有很好的预防作用，因此，在防作用，因此，在防晒防晒护肤品中肤品中HA与紫外与紫外线吸收吸收剂混合使用，具有混合使用，具有协同作用，不同作用，不仅可减少紫外可减少紫外线的透的透过，而且可，而且可对紫外紫外线所造成的皮肤所造成的皮肤损伤进行修复，起双重保行修复，起双重保护作用。作用。35.6、HA在防晒及晒后修复在防晒及晒后修复产品品协同增效作用同增效作用HA具有消除自由基作用，可在表皮中清除由具有消除自由基作用，可在表皮中清除由阳光中紫外阳光中紫外线照射所照射所产生的活性氧自由基，保生的活性氧自由基，保护皮肤免受其害，被称皮肤免受其害，被称为高效的高效的自由基清道夫自由基清道夫。氧。氧自由基会自由基会导致脂致脂质过氧化破坏氧化破坏细胞膜胞膜,HA可与氧自可与氧自由基由基发生反生反应，消除自由基，自身被降解，因此消除自由基，自身被降解，因此HA具有防晒作用具有防晒作用。36.7、HA在美白、祛斑在美白、祛斑产品中的品中的协同增效作用同增效作用HA用于皮肤表面用于皮肤表面,大分子大分子部分可迅速在皮肤上形成一部分可迅速在皮肤上形成一层透气的水化黏透气的水化黏弹膜膜,既可既可阻隔外来阻隔外来细菌、灰菌、灰尘的侵入的侵入，又可，又可保持皮肤表面的滑保持皮肤表面的滑润。低分子低分子部分部分则渗入皮肤，具有渗入皮肤，具有轻微微扩张毛毛细血管，增加血管，增加血液循血液循环，改善中，改善中间代代谢，促，促进皮肤皮肤营养吸收，养吸收，发挥其在表其在表皮皮组织中的作用。具有中的作用。具有较强的消的消皱功能，增加皮肤功能，增加皮肤弹性，延性，延缓皮肤衰老。皮肤衰老。37.口服HA 保健品具有以下作用:(1)增增强皮肤的保水功能皮肤的保水功能,使皮肤光滑使皮肤光滑细腻,富有富有弹性性,延延缓皮肤衰老皮肤衰老;(2)改善关改善关节润滑机能滑机能,减减轻关关节疼痛疼痛;(3)延延缓其他其他组织器官因器官因HA减少而减少而导致的衰老和功致的衰老和功能减退。能减退。38.39.医医药级透明透明质酸酸透明透明质酸可用作酸可用作眼科眼科人工晶体植入手人工晶体植入手术的粘的粘弹剂、骨性、骨性关关节炎炎和和类风湿性关湿性关节炎等关炎等关节手手术的的填充填充剂，作，作为媒介在媒介在滴眼液滴眼液中广泛中广泛应用，用，还用于用于预防防术后粘后粘连和促和促进皮肤皮肤伤口的愈合口的愈合。透明。透明质酸酸与其它与其它药物反物反应形成的化合物形成的化合物对药物物发挥缓释作作用用，可达到定向和定，可达到定向和定时释放的目的。随着医放的目的。随着医药科科技的技的发展，透明展，透明质酸在医酸在医药方面的方面的应用将越来越用将越来越广泛广泛40.食用级透明质酸 人体中的透明人体中的透明质酸含量酸含量约为15g。皮肤中的透明。皮肤中的透明质酸含量酸含量减少，减少，皮肤的保水功能减弱皮肤的保水功能减弱，显得粗糙并得粗糙并产生生皱纹；其它；其它组织和器官中的透明和器官中的透明质酸减少，可酸减少，可导致关致关节炎炎、动脉硬化脉硬化、脉搏紊乱脉搏紊乱和和脑萎萎缩等。人体中透明等。人体中透明质酸的减少会酸的减少会产生生早老早老症症。口服透明。口服透明质酸来增加体内的含量，可酸来增加体内的含量，可补充人体内透明充人体内透明质酸的不足。透明酸的不足。透明质酸通酸通过消化、吸收，可使皮肤滋消化、吸收，可使皮肤滋润光光滑、柔滑、柔软而富有而富有弹性；可延性；可延缓衰老，防止关衰老，防止关节炎、炎、动脉硬脉硬化、脉搏紊乱和化、脉搏紊乱和脑萎萎缩等病症的等病症的发生。口服透明生。口服透明质酸可使酸可使人精力充足，富有青春活力。人精力充足，富有青春活力。口服透明口服透明质酸已在欧美等酸已在欧美等发达国家中广泛达国家中广泛应用于保健食品中。用于保健食品中。41.透明透明质酸副作用酸副作用偶偶尔出出现荨麻疹、皮症瘙痒感，麻疹、皮症瘙痒感，应停停药，适当，适当处理。有理。有时出出现疼痛、疼痛、肿胀，偶，偶尔出出现水水肿、发红、热感、局部重感、局部重压感。透明感。透明质酸酸应无菌操作，限无菌操作，限1次使用，次使用，Perfectha透明透明质酸凝胶破酸凝胶破损后禁止使用。后禁止使用。关关节炎症明炎症明显时不宜注射，等炎症消除后再注射不宜注射，等炎症消除后再注射Perfectha透明透明质酸凝胶。酸凝胶。关关节积液液时，酌情穿刺排，酌情穿刺排液液,Perfectha透明透明质酸凝胶漏于关酸凝胶漏于关节腔外会引起疼痛，故腔外会引起疼痛，故必必须确确实注入关注入关节腔内。腔内。有有时会引起疼痛，注射会引起疼痛，注射Perfectha透明透明质酸凝胶后，局部安静酸凝胶后，局部安静处置。置。透明透明质酸遇酸遇杀菌消毒菌消毒剂苯扎苯扎氯胺、季按胺、季按盐等，会等，会产生沉淀，用生沉淀，用时应充分注意。充分注意。孕孕妇及哺乳期及哺乳期妇女慎用，肝功能女慎用，肝功能损害害者慎用，者慎用，Perfectha透明透明质酸凝胶酸凝胶过敏者慎用。敏者慎用。42.