熱降解明膠的研究

科研開(kāi)發(fā)化工科技,2006,14(3)science TECHNOLoGY IN CHEMICAL INDUSTRY熱降解明膠的研究李承明,姜瑩,黃雅欽”,蔣國昌,夏字正北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,北京100029)摘要:報道了明膠熱降解反應,并考察了明膠質(zhì)量分數、降解時(shí)間、降解溫度、明膠溶液pH值等因素對明膠熱降解反應的影響規律。結果表明:熱催化是明膠降解的有效方法,較合適的降解條件為明膠質(zhì)量分數10%,體系pH值7.00,降解溫度121℃,降解時(shí)間2h關(guān)鍵詞:明膠;熱降解;水解明膠中圖分類(lèi)號:TQ431.3文獻標識碼:A文章編號:10080511(2006)03003003明膠是由動(dòng)物皮、骨、腱和韌帶組織中的膠原其它試劑均為分析純。蛋白部分水解得到的,是蛋白質(zhì)片段的混合物,由1.2實(shí)驗方法18種氨基酸組成。明膠由于其低的抗原性和良1.2.1明膠熱降解產(chǎn)物的制備好的生物相容性,廣泛應用于醫藥領(lǐng)域,如生產(chǎn)膠取一定質(zhì)量分數的明膠,調節體系pH值至囊,制作藥片藥丸,制成明膠敷料、明膠海綿、外科定值,置于反應器中,在一定溫度下反應一定時(shí)用粉劑等121。間,然后降至室溫,干燥,備用。明膠是大分子蛋白質(zhì),在酸、堿、酶及熱的條1.2.2黏度的測定件下可以發(fā)生降解反應,得到低分子的多肽采用型號為40.54烏氏黏度計,測定明膠熱水解明膠3-S。水解明膠更易被人體吸收,因降解產(chǎn)物的相對黏度n。操作條件為:明膠降解此,在醫藥上應用更為廣泛。酸法和堿法工藝簡(jiǎn)產(chǎn)物水溶液質(zhì)量分數為2%,測定溫度為37℃。單,成本低,但產(chǎn)品中含鹽量較高,相對分子質(zhì)量1.2.3分子量及其分布的測定分布較寬,而且對設備的材質(zhì)要求較高;酶法降解原料明膠與明膠熱降解產(chǎn)物的分子量及其分的特點(diǎn)是酶專(zhuān)一性強,反應條件溫和;熱降解法工布采用凝膠滲透色譜法(GPC)測定67)。藝簡(jiǎn)單,產(chǎn)物雜質(zhì)含量少。目前,關(guān)于酶法制備水解明膠的研究報道較2結果與討論多,而熱降解明膠的文獻報道很少。因此,作者以相對黏度和相對分子質(zhì)量及其分布是衡量明明膠熱降解反應為研究目標,考察反應體系中明膠降解產(chǎn)物重要的技術(shù)指標,影響明膠降解產(chǎn)物膠質(zhì)量分數、反應時(shí)間、反應溫度、體系pH值等的性能和使用效果。設計實(shí)驗考察了明膠熱降解因素對明膠熱降解產(chǎn)物性能的影響規律為制備反應條件對其產(chǎn)物相對黏度、相對分子量及其分明膠降解產(chǎn)物提供依據。布的影響規律。1實(shí)驗部分2.1明膠質(zhì)量分數的影響在體系pH值7.00,降解溫度121℃,降解時(shí)1.1原料和試劑間分別為1、2、3、4h的條件下,改變明膠質(zhì)量分明膠:藥品級,羅賽洛(廣東)明膠有限公司;數,考察明膠質(zhì)量分數對明膠熱降解的影響規律,收稿日期:2006-0301結果如圖1所示作者簡(jiǎn)介:李承明(1981-),男,湖南衡陽(yáng)人,北京化工大學(xué)碩士研究生,主要從事生物功能材料的研究。由圖1可以看出,4條曲線(xiàn)的變化趨勢相近第3期李承明,等熱降解明膠的研究加,降解產(chǎn)物的相對黏度有逐漸上升的趨勢,且增加幅度隨反應時(shí)間的增加而降低。這說(shuō)明明膠質(zhì)量分數對明膠熱降解反應有一定的抑制2.2作用。2.0降解lh;一降解2h;降解3h;降解4h1.6108110112114116118120122124126降解溫度/℃圖3降解溫度對明膠降解產(chǎn)物相對黏度的影響由圖3可以看出,隨著(zhù)降解溫度的提高,產(chǎn)物1.0的相對黏度呈下降趨勢。這是因為在相同的降解1(明膠)/%時(shí)間下,降解溫度越高,則明膠分子所吸收的能量圖1明膠質(zhì)量分數對產(chǎn)物相對點(diǎn)度的影響就越多,越有利于明膠分子鏈的斷裂,因此降解程度增大,產(chǎn)物黏度降低。2.2降解時(shí)間的影響24體系pH值的影響在體系pH值7.00,降解溫度121℃的條件在明膠質(zhì)量分數10%,降解溫度121℃,降下,改變降解時(shí)間,考察降解時(shí)間對明膠熱降解的解時(shí)間1h的條件下,調節反應體系pH值,考察影響規律,結果如圖2所示。體系pH值對明膠熱降解產(chǎn)物性能的影響規律,(明膠)=6結果如圖4所示。2.2(明膠)=12%w(明膠)=14%1.8降解時(shí)間h0圖2降解時(shí)間對明膠降解產(chǎn)物相對黏度的影響8明膠pH值圖2中曲線(xiàn)變化情況表明,明膠熱降解產(chǎn)物圖4反應體系p值對明膠降解產(chǎn)物相對黏度的影響的相對黏度隨降解時(shí)間的延長(cháng)而逐漸降低。反應開(kāi)始時(shí)(0~2h),相對黏度下降較快,表明反應速由圖4可以看出,明膠熱降解產(chǎn)物相對黏度度較快;然后(反應2h之后)曲線(xiàn)下降速度減慢,隨體系pH值變化曲線(xiàn)呈鐘罩形。隨體系p值即明膠熱降解速度減緩。在本實(shí)驗范圍內,明膠的升高和降低,明膠降解產(chǎn)物的相對黏度下降;在熱降解是一個(gè)變速的反應過(guò)程。中性條件下,得到的明膠降解產(chǎn)物的相對黏度值2.3降解溫度的影響較高。表明酸和堿對明膠降解反應有明顯的促在明膠質(zhì)量分數為10%,體系pH值7.0,進(jìn)作用,因此得到的降解產(chǎn)物是熱與酸或熱與堿降解時(shí)間為Ih的條件下,改變降解溫度,考察降的共同作用結果,導致降解產(chǎn)物的黏度降低。解溫度對明膠熱降解的影響規律,結果如圖3所2.5明膠降解產(chǎn)物分子量分析明膠降解產(chǎn)物分子量及其分布是反應其降解化工科技第14卷程度的重要指標。在明膠質(zhì)量分數10%,體系pH值700,降解溫度121℃,降解時(shí)間2h的條3結論件下降解明膠測定降解產(chǎn)物的分子量,結果如圖熱催化是明膠降解的有效方法,在本實(shí)驗范5所示。圍內較合適的降解條件為:明膠質(zhì)量分數10%體系pH值7.00,降解溫度121℃,降解時(shí)間2h。明膠降解產(chǎn)物[參考文獻八neat and filled gelatins[ J].Biomaterials, 2003, 24: 165-172[2]黃明智,黃雅欽崔旭紅明膠的療效與保健功能及其發(fā)展前景[]明膠科學(xué)與技術(shù),2005,25(1):4~15[3]關(guān)云山酸法水解明膠的試制[].青海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)明膠版),2001,19(1):32~34[4]馮曉亮,寶曉君.水解膠原蛋白的研制及應用[J].浙江化工,2001,32(1):53-540204060801001201405]黃雅欽,夏冬敏,黃明智用酶組合技術(shù)制備水解明膠的研淋洗體積/mL究[冂].明膠科學(xué)與技術(shù),200,20(4):172-178.圖5明膠和明膠降解產(chǎn)物的洗脫曲線(xiàn)[6]黃明智.明膠化學(xué)基礎講座[J]明膠科學(xué)與技術(shù),1982,2(3):148從圖5的2條曲線(xiàn)對比可以看出,明膠熱降7]黃明智明膠化學(xué)基礎講座明膠科學(xué)與技術(shù),1982,2解后,洗脫曲線(xiàn)峰值后移,說(shuō)明熱可以實(shí)現明膠有(4):232效地降解,產(chǎn)物的分子量降低。Study on thermal degradation of gelatinLI Cheng-ming, JIANG Ying, HUANG Ya-qin, JIANG Guo-chang, XIA Yu-zhengCollege of Materials Science and Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing100029, China)Abstract: In this paper, thermal degradation of gelatin was studied. The influences of the reaction conditionson the degradation such as concentration of gelatin solution, the time and the temperature of degradation reaction,as well as pH value were investigated. The study indicated that thermal catalysis is an effectivemethod for gelatin degradation. The suitable conditions for this degradation system are: concentration ofgelatin solution 10%; PH value 7. 00; degradation temperature 121 C; degradation time 2 hKey words: Gelatin; Thermal degradation; Gelatin hydrolysate