全 文 ：第 25卷第 6期 　　　西　南　农　业　大　学　学　报 (自然科学版) Vol.25 , No.6
2003年 12月 Journal of Southwest Agricultural University(Natural Science) Dec.2003
文章编号:1000-2642(2003)06-0487-04
魔芋葡甘露聚糖/硼复合凝胶对水杨酸的缓释性研究①
李　斌 ,汪　超 ,孙寒潮
(华中农业大学 食品科技学院 ,湖北 武汉　430070)
摘要:探讨了魔芋葡甘露聚糖-硼复合物对水杨酸的释放行为:魔芋葡甘露聚糖-硼水凝胶对水杨酸呈 3 个阶段释
放;干凝胶的释放在室温下符合零级释放方程 , 而 40～ 50℃时符合一级释放模型。试验范围内硼砂浓度对释放几乎
没有影响;碱性条件下较酸性条件下慢;盐离子浓度对水杨酸的释放影响较小。
关　键　词:魔芋葡甘露聚糖;硼砂;水杨酸;缓释;控释
中图分类号:Q 539　　　　　　文献标识码:A
INVESTIGATION OF SUSTAINED RELEASE PROPERT Y OF
KGM -BORATE COMPOSITE GEL TO SALICYLIC AC ID
LI Bin , WANG Chao , SUN Han-chao
(Food Science Department of Huazhong Ag ricultural University , Wuhan Hubei 430070 , China)
Abstract:Resear ch of the release mechanism of salicylic acid from konjac glucomannan-borate indicated that the hydroco lloid of gluco-
mannan-bo rate released salicylic acid in three steps;the system accorded w ith zero-o rder kinetic equation at room temperature and
w ith one order kinetic equation at 40～ 50℃.The releasing speed of the salicy lic acid increased with temperature , w hile the concentra-
tio ns of bo rate within the range of the experiment had little effect on release.The releasing speed of salicylic acid was low er in alkaline
condition than in acid condition.The effect of salt ionic streng th on release w as negligible.
Key words:KGM (Konjac glucomannan);borate;salicy lic acid;sustained-release;controlled release
　　魔芋葡甘露聚糖是魔芋块茎的主要成分(Konjac
g lucomannan ,KGM),系由葡萄糖和甘露糖残基通过
β-1 ,4糖苷键按 1 1.6(A .konjac)或 1 1.69(A.al-
bus)摩尔比连接而成的多羟基杂多糖。在某些糖残
基C3 位上存在由 β-1 , 3糖苷键组成的支链。KGM
在一定条件下可以形成凝胶 ,其可能方式有 3种:(1)
加入碱性胶凝剂;(2)与其他天然高分子发生共混;
(3)通过能与多糖羟基发生配位或交联的物质发生反
应[ 1 ～ 2] 。
从 20世纪 80年代末开始 ,世界上的制药业为了
适应临床治疗需要 ,将研究的重点由原来的偏重制剂
工艺及表观质量转向了新型释药系统的研究 。当前 ,
热门的释药系统有:a 缓释/控释释药系统;b 靶向释
药系统;c 脉冲释药系统 。我国 20世纪 90年代以来
批准生产的新药中缓释/控释制剂日益增多 ,至 1999
年底已批准进入临床研究的缓释/控释制剂更是将近
30种之多 。缓释制剂(Sustained -Release Prepara-
t ions)是指在规定释放介质中 ,按要求缓慢地非恒速
释放 ,缓释制剂一般是按一级速率规律释放药物 ,其
释放量随着时间的变化“先多后少” ,属非恒速释放 。
控释制剂(Controlled -Release Preparations)是指药
物在规定释放介质中 ,按要求缓慢地恒速或接近恒速
释放 ,一般是按零级速率规律释放药物[ 3～ 10] 。
本研究的目的在于考察 KGM 和硼的复合体系
① 收稿日期:2003-05-06基金项目:湖北省“十五”重点科技攻关资助项目(2001 AA 207 B 01)作者简介:李　斌(1972-),男 ,安徽来安人 ,华中农业大学讲师,博士 ,从事食品化学及天然产物化学研究。
DOI :10.13718/j.cnki.xdzk.2003.06.005
对某种药物的缓释(控释)行为 ,为进一步开发缓(控)
释制剂奠定前期基础 。
1　试验部分
1.1　材料
1.1.1　材料及试剂
魔芋精粉:恩施楚业魔芋精粉厂;硼砂:A.R 上
海试剂一厂 ,其他试剂均系国产分析纯 。
1.1.2　主要仪器
分光光度计:UV -120-02 Shimadzu Japan;紫
外扫描仪:UV-265 FW Shimadzu Japan;冷冻干燥
仪:Alpha-Z ,Germany 。
1.2　试验方法
1.2.1　魔芋葡甘露聚糖-硼水杨酸缓释胶系的制备
　称取一定质量魔芋葡甘露聚糖溶胶于烧杯中 ,封口
后于 60℃水浴锅中恒温 ,在每份溶胶中加入一定量
水杨酸溶液 ,充分搅拌至均匀分散 ,再加入硼砂溶液 ,
搅拌均匀后就可以得到魔芋葡甘露聚糖-硼水杨酸
水凝胶(KGM -SB Hydro Gel)。将配好的水凝胶放
入冰箱中保存。水凝胶经冷冻干燥后得到缓释干凝
胶(Dry Gel),保存在干燥条件下 。
1.2.2　水杨酸标准曲线的制作
1.2.2.1　水杨酸测定波长的选择　精密称取水杨酸
适量溶解 ,转入后定容。以蒸馏水作空白 ,在 200 ～
700 nm 波长处扫描。在 297 nm处有最大吸收峰 ,故
测定波长选定 297 nm 。
1.2.2.2　标准曲线的绘制　精密吸取水杨酸贮备液
0.5 ml ,1.0 ml ,2.0 m l ,3.0 ml ,4.0 ml分置 50 ml容
量瓶中 ,定容并与蒸馏水作空白对照 ,在波长 297 nm
处测吸光度 ,在 5.0 ～ 40.0 μg/ml浓度范围内与吸光
度线性关系良好 , 其回归方程为 C =41.49 A -
0.4751　 R 2=0.9999。
1.2.3　KGM -SB Hydro Gel在水中的释放　将配
置好的水凝胶放入烧杯中 ,加入 400 ml蒸馏水 ,每隔
一段时间取出 10 ml溶液 ,随即添加 10 m l蒸馏水 ,
取出的溶液在 297 nm 处测定吸光度 ,据标准曲线得
出水杨酸的浓度及溶液中水杨酸的释放量。以释放
的水杨酸量对时间作图 ,得释放曲线。
1.2.4　KGM -SB Dry Gel在水溶液中的释放　干
凝胶放入 400 ml蒸馏水中 ,每隔一段时间取出 10 ml
溶液 ,随即添加 10 ml蒸馏水。按 1 ,2 ,3同样的方法
测定释放曲线 ,并考察在不同温度(25℃,40℃,50℃)
及不同盐离子浓度(pH值)的对释放的影响。
2　结果与讨论
2.1　KGM -SB Hydro Gel对水杨酸释放的动力学
研究
图 1　KGM-SB复合水凝胶对水杨酸释放
Fig 1　Release curve on salicylic acid of KGM-SB complex gel
—◇— SB 0.15%　　—□— SB 0.20%　　—△— SB 0.25%
如图 1所示 ,对于 KGM-SB Hydro Gel ,在不同
浓度硼砂溶液中形成的凝胶对水杨酸的释放过程基
本相同 ,在此范围内凝胶的结构对水杨酸释放体系的
影响较少。水杨酸释放曲线的变化趋势可以分为 3
个阶段:
2.1.1　起始阶段游离释放　释放量呈现直线上升 ,
释放速率几乎与硼砂浓度无关 。时间约 12 h ,释放率
15%～ 30%。对于直线上升 ,可以理解为:KGM -SB
Hydro Gel属于一种弱电解质凝胶 ,加入部分的水杨
酸后 ,水杨酸与凝胶网络中的硼酸根离子有氢键 、静
电吸引力相互作用;在电荷中心形成反离子层或游离
在网络体系中。当将水凝胶浸泡于水中时 ,凝胶在网
络内外形成的渗透压驱动下 ,开始吸收水分 ,而网络
中的或表面游离的水杨酸则逐步扩散至凝胶周围的
水中 ,此时的释放与时间成一定的线性关系 ,呈现出
零级释放的特征 。
2.1.2　中期的平稳阶段　在初始阶段后 ,体系呈现
出一定时间的静态过程 ,累积释放量几乎没有增长 。
由于凝胶是电中性的 ,所以凝胶中的反离子不能自由
地迁移到凝胶以外的溶剂中 。当游离的水杨酸通过
凝胶扩散到水中后 ,水溶液一侧的渗透压逐步升高 。
而水凝胶中盐离子浓度逐渐下降 ,可以看作凝胶内外
的离子扩散趋于平衡。水凝胶网络中的水杨酸虽几
倍于溶液中的含量 ,但由于其与凝胶的作用 ,因而处
于解离状态的水杨酸含量较少 。
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2.1.3　后期的解吸阶段　所谓的平衡只是暂时的。
在平稳释放阶段中 ,体系的结构已经开始松散 ,虽然
在整个凝胶体系中 ,渗透压是稳定的内在因素之一 ,
同时由于聚电解质侧链上的电离基团间的距离受到
主链的限制 ,不能实现无限稀释状态 ,但相同电荷基
团之间的静电斥力仍会导致自由能的大大增加 ,链段
之间仍有解离网络而成为更为舒展的构象的趋势。
在水分子的作用下 ,网络网格增大 、松弛 、溶胀 ,半透
膜的特性开始失去 ,聚电解质的电离基团摩尔分数很
低 ,当在一个自由度大的体系中时 ,其吸附的水杨酸
会解吸而游离出来 , 此阶段的释放量约为总量的
50%～ 60%。
释放全过程主要发生在第 3阶段。如果控制好
初始凝胶中加入的水杨酸 ,有望实现可控释放 。
2.2　魔芋葡甘露聚糖-硼砂干凝胶对水杨酸的释放
图 2　干凝胶的释放行为
Fig 2　Release behavior of KGM-SB hydro gel
—◇— SB 0.15%　　—□— SB 0.20%　　—△— SB 0.25%
干凝胶的释放与水凝胶释放过程从图 1 , 2 看出
差异较大 。30 h左右就已经将水杨酸完全释放。干
凝胶浸入水中 ,一方面水与魔芋葡甘露聚糖-硼砂复
合物发生水合作用 ,另一方面与干凝胶结合极弱的水
杨酸迅速扩散至水中 ,这一过程快于水合作用 。所以
整个过程可以看作是凝胶表面的水杨酸的表面扩散
机制 ,较符合零级释放模型。
当对魔芋葡甘露聚糖-硼砂-水杨酸钠的释放
曲线用 3种模型方程分别进行线性拟合:
(1)零级:Q=a+bt(2)1级:ln(1-P)=a+bt(3)
Higuchi模型:P=a+bt 0.5 。Q 为累积释放量 , P为累
积释放率 。发现在上述 3种模型里 ,以零级模型拟合
最佳 。3种硼砂浓度的零级方程如下:
Q=472.83 t+4 161.4　(SB=0.15%)
Q=449.13 t+4 970.8　(SB=0.20%)
Q=447.51 t+359.6　(SB=0.25%)
由斜率的逐步减少 ,可以看出扩散机制占主导地
位(硼砂浓度越低 ,凝胶体系及网络结构越弱 ,但三者
差别很少)。
2.3　温度和盐离子浓度及 pH 值对魔芋葡甘露聚糖
-硼砂释放水杨酸的影响
2.3.1　温度对魔芋葡甘露聚糖-硼砂释放水杨酸的
影响
图 3　温度对水杨酸的释放影响
Fig 3　Inf luence of temperature on release of salicylic acid
—◇— 室温　　—□— 40℃　　—△— 50℃
图 4　水杨酸在室温下的释放动力学拟合方程
Fig 4　Fi t equation of salicylic acid Release kinetics at room tem pera-
ture
—◇— 室温　　━━线性(室温)
由图 3可以看出温度对水杨酸的释放影响很大 ,
随着温度的升高水杨酸的释放速度明显加快 ,不同温
度的水杨酸释放曲线进行拟合后显示 ,水杨酸在室温
下的释放动力学方程接近零级释放方程 ,这说明在室
温下干凝胶对水杨酸的释放以表面扩散机制为主 。
在对 40℃和 50℃条件下的拟合表明 , 40℃和 50℃时
水杨酸的释放更接近 1级释放方程 ,这说明在不同温
度下水杨酸的释放过程不同 ,使缓释和控释成为可
489第 25卷第 6期　　　　李　斌等　魔芋葡甘露聚糖/硼复合凝胶对水杨酸的缓释性研究
能。
2.3.2　不同 pH对魔芋葡甘露聚糖-硼砂释放水杨
酸的影响
图 5　不同 pH 对水杨酸释放的影响
Fig 5　Influence of pH on release of salicylic acid
—◇— pH=3　—□— pH=5　—△— pH=6　—×— pH=8
由图 5可以看出 pH 值对水杨酸的释放影响显
著 ,在碱性条件下水杨酸的释放速度比在酸性条件下
明显要慢 ,这是在碱性条件下魔芋葡甘露聚糖上的乙
酰基被脱除 ,葡甘露聚糖变为裸状 ,分子间形成氢键
而产生部分晶区 ,碱性溶液中水凝胶的凝胶强度明显
高于酸性条件 ,在水中的溶解速度也较慢 ,水杨酸释
放也就缓慢一些 。
图 6　盐离子浓度对水杨酸释放的影响
Fig 6　Inf luence of salt ion concentration on release of salicylic acid
—◇— 0.05 mol/ L　—□— 0.1 mol/ L　—△— 0.2 mol/ L
2.3.3　盐离子浓度对魔芋葡甘露聚糖-硼砂释放水
杨酸的影响　由图 6可以看出盐离子浓度对水杨酸
的释放几乎没有影响 ,因为在 37℃水杨酸的释放还
是以溶蚀释放为主 ,盐离子浓度对水凝胶的溶解几乎
不产生影响 ,也就不会对水杨酸的释放产生影响。
3　讨论
魔芋葡甘露聚糖-硼复合凝胶对水杨酸的释放
在 37℃条件下是缓释过程 ,在低温下是控释过程;硼
砂浓度对释放的速率影响很小 ,pH 对水杨酸的释放
有较大影响 ,随着 pH 的升高 ,释放速率减慢;盐离子
浓度对水杨酸的释放几乎不产生影响。
魔芋葡甘露聚糖作为释放载体 ,是一种天然多
糖 ,价格便宜 ,容易获得;作为一种食品原料 ,被人体
吸收后对人体无害;缓释体系在释放药物的过程中不
存在突释行为;魔芋葡甘露聚糖-硼复合凝胶也不会
和药物发生化学反应 ,因此魔芋葡甘露聚糖-硼复合
凝胶是一种优良的缓释制剂 ,完全可替代其他类型的
缓释制剂。
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