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Carboxymethylated modification technology of Poria cocospowder

茯苓全粉羧甲基化改性工艺研究



全 文 :460  , 对应的质变峰为 361 59  , 其开始分解的
温度约为 275 20  ,当温度高于 455 92  后,失重
率为 82 68% ,之后基本不再随温度的升高而变化;
而物理混合物谱图中有两个明显的失重区, 在温度
为132 4  时丁香油先开始分解, 到275 20  同时
伴随有CDP 微球的分解, 此时质变率最大。但是
到了 286 27  时,丁香油已基本分解完, 由于只剩
下CDP 微球在分解, 此时的质变率明显下降, 所
以在谱图中呈现出一个拐点。继续升温到 286 27
 时质变率达到了最大, 到了 466 25  时分解基本
完成,可见物理混合物基本是按两个阶段进行分解,
两种不同物质的分解温度进行的。而包合物的热分
析图谱表明,包合物开始分解的温度为 235 86  ,
当温度高于 456 30  后,失重率为 86 21% , 之后
基本不再随温度的升高而变化, 图中没有明显的熔
融峰,也没有拐点,说明这已形成一种新的物相。但
其失重速率最快时所对应的温度为 362 65  ,这与
微球基本一致。CDP 微球包合丁香油后, 热稳定
性略微下降,这可能与丁香油的挥发性有关。
3  讨论
本研究确定最佳工艺为丁香油( mL)CDP 微
球( g )为 1 1,包合温度为 35  , 包合时间为 1 h,
乙醇可忽略。此时收得率为 94 88%, 包封率为
93 98%, 比文献报道的 80 69%、83 78%高[ 18]。丁
香油采用 CDP 微球包合进一步提高包合物收得
率、包封率,减少原辅料消耗、降低生产成本, 它在提
高中药产品的质量和临床方面有重要意义。同时
CDP 微球包合丁香油为部分中药制剂的研究开发
提供了一个新的方向。
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茯苓全粉羧甲基化改性工艺研究
胡玉涛1, 2 , 梅光明1, 4 , 刘  莹1 ,边银丙3 ,黄  文1 *
收稿日期: 20100330
基金项目:湖北省科技攻关计划项目( 2005AA401C50)
作者简介:胡玉涛( 1976 ! ) ,男(满族) ,辽宁凤城人,讲师,长期从事药用植物的教学、科研工作。
T el : ( 0518) 85854706  Email: t omhu915@ sohu com
* 通讯作者  黄  文
( 1 华中农业大学食品科学技术学院,河北 武汉  430070; 2 江苏联合职业技术学院 连云港中医药分院, 江苏 连云港
222006; 3 华中农业大学应用真菌研究所,湖北 武汉  430070; 4 浙江海洋水产研究所, 浙江 舟山  316100)
摘  要:目的  确定羧甲基化改性茯苓粉的工艺参数, 提高茯苓粉的水溶性和在中药生产中的应用范围。方法
以茯苓全粉为原料,通过单因素试验研究羧甲基化改性获得最大产物取代度的条件, 并对改性产物的水溶性进行
评价。结果  当反应介质为 85%乙醇溶液,反应温度 50  ,先碱化反应 2 h 后醚化反应 6 h,碱酸用量摩尔比控制
在 2 5 1~ 3 1 时,反应产物达到最大取代度,且改性粉水溶性有很大提高。结论  利用乙醇反应介质、两次加
∀1977∀中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 41 卷第 12 期 2010 年 12月
碱法进行羧甲基化改性工艺生产改性茯苓粉是可行的, 其水溶性得到改善。
关键词:茯苓; 羧甲基化改性;工艺
中图分类号: R284. 2; R286 02   文献标识码: A    文章编号: 0253 2670( 2010) 12 1977 05
Carboxymethylated modification technology of Poria cocos powder
HU Yutao1, 2 , M EI Guangming1, 4 , LIU Ying 1 , BIAN Yinbing 3 , HUANG Wen1
( 1 Colleg e of Food Science and Techno lo gy , H uazhong Ag ricultur e Univer sity, Wuhan 430070, China; 2 L ianyungang
T CM Branch of Jiangsu Union Technical Inst itute, L ianyungang 222006, China; 3 Resear ch Institute
o f Applied Fungi, H uazhong Ag ricultur e Univer sity, Wuhan 430070, China; 4 Zhejiang
Institute o f Marit ine F isheries, Zhoushan 316100, China)
Abstract: Objective  T o definite the techno logical parameter of carboxymethylat ion modif ied product
of Por ia cocos, improve the w aterso luble ability of Poria cocos and to expand the processing applicat ions
of P cocos in Chinese medicine industr y Methods  Taking the P cocos powder as r aw materials, The
singlefactor experiment of carboxymethy lated modif icat ion w as carr ied out to gain the g reatest deg ree of
subst itut ion Results  React ion medium , 85% ethanol solut ion reaction temperature, 50  , 6 h of etheri
f icat ion after 2 h o f and mo lar rat io o f alkali/ acid contr olled in 2 5 13 1, and the w aterso luble ability
w as improved Conclusion  Using ethano l as react ion medium and method o f tw o steps o f alkaline addit ion
to obtain carboxymethy lat ion modif ied product of P cocos, the pr ocessing characterist ics o f modif ied pro
duct could be great ly improved and be used in processing applicat ions
Key words: Por ia cocos ( Schw ) Wolf ; carboxymethy lated modification; technolo gy
  茯苓 Por ia cocos ( Schw ) Wo lf是多孔菌科植
物的干燥菌核, 具有抗肿瘤、抗氧化、抗炎抑菌、镇静
利尿、增强免疫等多种药效[ 1]。茯苓多糖中含有
90%以上的碱溶性茯苓多糖, 是一种主链为 ( 1 #
3)糖苷键、支链为( 1# 6)糖苷键连接的葡聚糖, 不
溶于水且基本上没有抗癌活性[ 2] , 但茯苓多糖经羧
甲基化改性后水溶性提高,生物活性增强。目前茯
苓多糖羧甲基化改性是利用碱提取茯苓多糖后, 先
用 Smith降解部分支链后得到茯苓次多糖, 再采用
异丙醇媒介法改性。该方法存在着工艺复杂、成本
高的缺点,并且异丙醇的毒性也给产品安全带来隐
患。为了降低生产成本和缩短工艺周期, 提高改性
产物安全性,本实验采用全粉进行改性,可以省去碱
提多糖的步骤, 进而扩大茯苓在制剂中的应用范围。
1  仪器与材料
FZ102型微型植物试样粉碎机, 黄骅市中兴有
限责任公司; VISTA ! MPX 型等离子体发射光谱
仪,美国 Varian 公司; FTIRNexus670型傅立叶红
外光谱仪, 美国 Nico let 公司。茯苓由湖北惠涛九
资河茯苓公司提供, 无水乙醇、氢氧化钠、氯乙酸, 均
为国产分析纯。
2  方法与结果
2 1  茯苓粉的制备: 将茯苓块在 105  条件下烘
干,粉碎后过 100目筛,备用。
2 2  羧甲基化茯苓粉取代度的测定:按照灰碱法测
定[ 3 ]。将已充分干燥后的改性产品连同瓷坩埚放进
高温炉, ( 700 ∃ 25)  灼烧 30 min,冷却后先用少量
水润湿含有焦粒的灰白色粉末, 然后洗移至烧杯中
(总量不超 150 mL) , 加入甲基红指示剂 3 滴, 用
0 05 mo l/ L H 2SO4 滴到显红色后,再从滴定管放入
10 mL,记下总用量( a) ,将溶液放在电炉上加热,使
之微沸 10 min, 不必冷却, 即用 0 1 mo l/ L NaOH
溶液滴定至变黄色为止, 记下用量( b) , 计算取代度
( DS)。
  DS= 0 162B/ ( 1- 0 08B) , B= ( aN 1- bN 2 ) / W
a 为硫酸标准溶液用量 ( mL ) , b为氢氧化钠标准溶液用量
( mL) , N 1 为硫酸标准溶液浓度( 0 05 mol/ L ) , N 2 为氢氧化
钠标准溶液浓度( 0 1 mo l/ L ) ,W 为样品质量( g )
2 3  茯苓全粉羧甲基化改性工艺优化
2 3 1  乙醇体积分数对反应产物取代度的影响:在
反应温度为 40  ,先碱化 2 h再醚化反应 4 h, n(葡
萄糖基单元, AGU ) : n( NaOH ) : n( ClCH2 COOH) =
0 66 2 1条件下进行反应, 测定反应产物取代
度,反应介质体积分数与反应产物取代度之间的关
系见图 1。可以看出,随着乙醇体积分数的提高,产
物取代度先是提高, 后又开始下降, 当体积分数为
85%时,达到最高取代度。水合 Na+ 与茯苓多糖的
葡萄糖基单元上的 ∀ OH 形成活性中心 [ C6H7O2
∀1978∀ 中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 41 卷第 12 期 2010 年 12月
   乙醇/ %
图 1 乙醇体积分数对产物取代度的影响
Fig 1  Influence of ethanol concentration
on degree of substitution
( OH ) 2 ( O - Na+ ) ] n , 在 醚化 阶 段, N aOH 与
ClCH 2 COOH 反应生成的 ClCH 2COON a进攻活性
中心生成羧甲基化多糖。随着乙醇体积分数的增
加,体系中含水量逐渐减少, 使得 NaOH 浓度增加,
活性中心生成的数目越多,产物取代度也随之提高。
但是随着乙醇体积分数的进一步提高, 少量的水分
使得活性中心的迁移率降低, 因而使羧甲基化反应
受阻,产物取代度反而下降。因此,反应介质乙醇溶
液的体积分数为 85%较为适宜。
2 3 2  NaOH 与 ClCH 2COOH 的摩尔比对反应产
物取代度的影响:在反应温度 40  、乙醇体积分数
85% ,先碱化 2 h再醚化反应 4 h, 结果 n( AGU )
n( ClCH 2 COOH) = 0 53 1的反应条件下进行反
应,测定反应产物取代度,碱酸摩尔比与反应产物取
代度之间的关系见图 2。可以看出, 随着 NaOH 用
量的增加,产物取代度逐渐提高, NaOH 一方面用
于茯 苓多糖 钠盐的 生成, 另一 方面 又中 和
ClCH 2 COOH。因此 NaOH 与 ClCH 2 COOH 应保
持一定的摩尔比,当碱酸比过低时,反应中生成的活
性中心数目较少,但碱用量过多,则会导致碱性条件
下多糖的降解和 ClCH 2 COOH 副反应产生, 降低
ClCH 2 COOH 利用率, 因此要控制碱酸比用量在
2 5 1~ 3 1为宜。
2 3 3  茯苓多糖与 ClCH 2COOH 摩尔比对羧甲基
化取代度的影响:在反应温度 40  、乙醇体积分数
85% ,碱化 2 h 和羧甲基化反应 4 h, n( N aOH ) :
n( ClCH 2COOH) = 2 6 1 的反应条件下进行反
应, 测定反应产物的取代度, ClCH 2 COOH 与茯苓
多糖摩尔比与反应产物取代度之间的关系见图 3。
可以看出,在确定的茯苓碱酸比和茯苓多糖量添加
量下,随着 ClCH 2COOH 加入的量增加, 反应产物
碱酸比例
图 2  碱酸比例对产物取代度的影响
Fig 2 Inf luence of acid and base percentage
on degree of substitution
酸与茯苓多糖比例
图 3  酸与茯苓多糖比例对产物取代度的影响
Fig 3  Influence of acid and P cocos polysaccharide
percentage on degree of substitution
取代度也增加。
2 3 4  反应温度对羧甲基化取代度的影响:在乙醇
体积分数 85%、先碱化 2 h, 再醚化反应 4 h、
n( AGU) n ( NaOH ) n ( ClCH2COOH ) = 0 53
2 6 1的反应条件下进行反应,测定反应产物的取
代度,反应温度与反应产物取代度之间的关系见图
4。可以看出,随着反应温度的增加, 反应产物取代
度提高, 60  达到最大值,随着温度的进一步提高,
取代度反而降低,这是因为开始随着温度的提高,反
应速率增加,但随着温度的进一步增加,副反应速率
也在增加, 使得 ClCH 2 COOH 的利用率反而降低,
并且当温度高于 60  时,反应产物颜色加深,温度
过高还可能导致多糖的降解,因此反应应在60  以
下进行。
2 3 5  碱化反应时间对羧甲基化取代度的影响:在
反应温度 40  、乙醇体积分数 85%、醚化 4 h、
n(AGU) n ( NaOH ) n ( ClCH2 COOH) = 0 53
2 6 1的反应条件下进行反应,测定反应产物的取代
∀1979∀中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 41 卷第 12 期 2010 年 12月
度,碱化时间与产物取代度之间的关系见图 5。可以
看出,随着碱化时间的延长,反应产物取代度大小逐
渐增加,当碱化时间超过 2 h后, 取代度增加缓慢,原
因是此时茯苓多糖已充分碱化,生成的活性中心数目
已达到最大值,因此确定最佳碱化时间为2 h。
温度/ 
图 4 反应温度对产物取代度的影响
Fig 4 Influence of reaction temperature
on degree of substitution
   碱化时间/ h
图 5 碱化反应时间对产物取代度的影响
Fig 5 Inf luence of alkalization reaction time
on degree of substitution
2 3 6  醚化反应时间对羧甲基化取代度的影响: 在
反应温度 40  、乙醇体积分数 85%、碱化 2 h、
n( AGU) n ( NaOH ) n ( ClCH2COOH) = 0 53
26 1的反应条件下进行反应, 测定反应产物的取
代度,醚化反应时间与反应产物取代度之间的关系
见图 6。可以看出,随着羧甲基化反应时间的延长,
产物取代度逐渐增加。当超过 6 h 后, 趋于稳定, 因
此羧甲基化时间确定为 6 h。
2 4  不同取代度的改性产物抗 O2 %能力比较: 在
不同反应条件下得到不同取代度的反应产物, 利用
化学发光法测定其抗 O 2 %活性, 结果见图 7。结果
表明,取代度为0 4时抗 O 2 %活性是最高的,说明抗
氧化活性与取代度之间有着密切的关系, 并非取代
度越高,反应产物活性也越高。
   羧甲基化反应时间/ h
图 6  羧甲基化反应时间对产物取代度的影响
Fig 6  Influence of carboxymethylated reaction time
on degree of substitution
   / ( mg ∀ mL- 1 )
图 7 不同取代度产物与抗 O2 %活性的关系
Fig 7 Relationship between inhibition activity of O2 %
and products with dcfferent substitution
2 5  改性茯苓粉的工艺确定:在单因素试验和取代度
与抗 O2%活性关系研究试验基础上,确定直接采用茯
苓全粉进行羧甲基化改性的条件:反应介质为 85%乙
醇溶液、反应温度 60  、先碱化 2 h 后醚化6 h、
n( AGU) n( NaOH) n( ClCH2COOH)= 0 53 2 6
1。在此试验条件下得到反应产物取代度为 0 4。
2 6  改性粉的傅立叶红外扫描分析[ 4] :取少量的干
燥样品 1~ 2 mg 加 100 mg 的 KBr 压片测量,通过
扫描图谱比较原粉和改性粉的结构差异, 见图 8。
可以看出,改性前后的茯苓粉红外图谱存在明显的
差异,改性粉红外图谱中出现了 1 601 cm - 1 (强)和
1 425 cm- 1 (中)两个新的吸收峰, 前者为 C= O 键
伸缩振动峰,后者为与羧基相连的次甲基剪式振动,
1 074 cm- 1左右的吸收峰增强, 为醚键 COC 与 C
∀1980∀ 中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 41 卷第 12 期 2010 年 12月
波数/ cm- 1
图 8 改性粉体( A)和未改性粉体( B)的红外光谱图
Fig 8  FTIR spectram of modif ied powder ( A)
and non modif ied powder ( B)
OH键的叠加峰。此外原茯苓多糖中表征 吡喃糖
环的 889 cm- 1的吸收峰改性后消失。
2 7  改性粉的溶解性研究: 在 50 mL 蒸馏水中加
入 5 g 被测样品, 25  保温搅拌 1 h, 悬浮液离心
( 3 000 r/ m in) 20 m in, 上清液旋转蒸发浓缩、干燥
后得固形物,计算溶解度(上清液固形物质量/样品
总质量& 100% ]。结果原粉和改性粉的溶解度分别
为 1 3%、88 5%。结果表明, 改性茯苓粉水溶性大
大提高,主要是接入了亲水性基团羧甲基的缘故, 水
溶性的提高改善了粉体在中药制剂中的加工特性,
因而可以得出改性粉体加工特性提高的结论。
3  讨论
采用乙醇溶液为反应介质,在单因素优化的工
艺条件下制备的最终改性产物取代度在 0 4 左右,
这比其他采用异丙醇溶液媒介法改性的文献资料所
报道的产物取代度略低, 究其原因可能是天然高分
子结构中结晶区和非结晶区共存, 结晶区的存在不
利于羧甲基化反应进行,因此必须破坏其结晶区,才
能使羧甲基在茯苓多糖中分布均匀, 从而获得高取
代度的改性产物, 这一点上异丙醇溶液的溶胀效果
可能优于乙醇溶液。取代度 0 4的改性茯苓粉水溶
性比原茯苓粉提高很大, 乙醇反应介质法得到的改
性粉生物活性也大幅增加,完全可以满足中医药的
应用要求,而异丙醇试剂价格高, 且存在安全毒性,
则限制了其在中医药中的应用。另外, 因茯苓中
90%为茯苓多糖, 改性中省略了先碱提多糖的工艺,
直接采用茯苓菌核全粉改性,减少了工艺流程和降
低了生产成本。综上所述,采用乙醇溶液媒介法改
性是可行的。
通过单因素试验确定了直接采用茯苓全粉进行
羧甲基化改性的条件: 反应介质为 85%乙醇溶液,
反应温度 50  ,先碱化 2 h后醚化 6 h,碱酸用量摩
尔比控制在 2 5 1~ 3 1时,反应产物可得到最大
取代度,为扩大茯苓在中药制剂中的应用范围奠定
了基础。
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山茱萸饮片的高效毛细管电泳指纹图谱研究
李俊松1 ,宋建平2 ,刘训红1 * ,张月婵1 ,蔡宝昌1 ,尹  娣1
收稿日期: 20100618
基金项目:国家自然科学基金资助项目( 30873438) ;江苏省中药炮制重点实验室开放课题( ZYPZ007)
作者简介:李俊松( 1964 ! ) ,男,江苏宜兴人,副研究员,硕士生导师,主要从事中药制剂、中药炮制研究。
T el : ( 025)86798281  Email: liju nsong1964@ 163 com
* 通讯作者  刘训红  T el: ( 025) 86798281  Email: liuxu nh1959@ sohu com
( 1 南京中医药大学 江苏省中药炮制重点实验室,江苏 南京  210029; 2 盐城卫生职业技术学院,江苏 盐城  224006)
摘  要:目的  建立山茱萸饮片高效毛细管电泳指纹图谱分析方法。方法  应用未涂渍标准熔融石英毛细管
( 64 5 cm & 75 m, 有效长度 56 cm) ,以 50 mmol/ L 硼砂40 mmol/ L 十二烷基硫酸钠5%乙腈( pH 9 5)为缓冲液,
检测波长 240 nm,运行电压 10 kV, 柱温 18  ;以马钱苷为参照物( IS) , 测定指纹图谱, 并做聚类分析和相似度评
价。结果  初步建立了以 9 个共有峰为特征指纹信息的山茱萸饮片高效毛细管电泳指纹图谱, 且方法学考察符合
规定的标准。结论  该法准确简便,可作为控制山茱萸饮片内在质量的有效手段。
关键词:山茱萸; 马钱苷;高效毛细管电泳; 指纹图谱
中图分类号: R286 02   文献标识码: A    文章编号: 0253 2670( 2010) 12 1981 05
∀1981∀中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 41 卷第 12 期 2010 年 12月