（高分子化学与物理专业论文）硫酸氨基葡萄糖非酶褐变及表面改性研究.pdf

摘要 中文摘要 骨关节炎是一种关节退行性疾病，会给患者带来巨大的痛苦，这种病在老年人 中十分流行，成为威胁中老年人身体健康的重大社会问题之一。治疗骨关节炎的药 物一般包括皮质甾体类药物、非甾体抗炎药如阿司匹林、布洛芬等，但所有这些化 学药物都有一种或多种副作用与不良反应。研究表明，硫酸氨基葡萄糖与上述化学 药物截然不同，它既能改善病情又能够减轻疼痛，并没有任何副作用，有望能成为 第一个治疗骨关节疾病的结构改善型药物。 硫酸氨基葡萄糖虽然疗效可观，但作为一种辅助药物还有需要解决的问题。固 态硫酸氨基葡萄糖粉体极易吸湿，同时它的水溶液非常容易发生非酶褐变，这些问 题都严重影响和制约硫酸氨基葡萄糖在实际中的生产、应用和保存。针对这些问题， 本论文研究了硫酸氨基葡萄糖的快速检测方法；研究了多种药用辅料对硫酸氨基葡 萄糖的喷雾干燥的影响；研究了硫酸氨基葡萄糖的流动性、吸湿性和含水量与辅料 的关系；研究了粉体玻璃化转变温度受辅料的影响。 本文主要研究内容包括： 1 、建立并应用新的h p l c 法对硫酸氨基葡萄糖进行检测。以异硫氰酸苯酯为衍生剂， 水浴加热反应，用正己烷处理水浴反应产物，这些柱前衍生的方法，对氨基葡萄糖 衍生化后进行检测。同时，研究探讨了衍生剂的浓度、水浴的温度、正己烷处理的 次数对色谱检测方法和结果的影响。 2 、分别选用不同量的羟丙基一1 3 一环糊精、木糖、木糖醇、p v p 、聚乙烯醇1 0 0 0 0 等 不同类型的辅料，选用喷雾干燥技术对硫酸氨基葡萄糖产物进行表面改性处理。将 空白对照品和经表面改性处理过的样品的各种性质进行对比，结果发现表面改性的 创新应用不仅能提高硫酸氨基葡萄糖的得率以及玻璃化转变温度，同时也能明显提 高硫酸氨基葡萄糖粉体的流动性。 3 、选用重量法研究改性后的硫酸氨基葡萄糖的吸湿性，结果发现，在3 0 条件下， 样品的吸湿量随相对湿度的变化而变化。当相对湿度小于o 4 3 时，样品的平衡吸湿 量与相对湿度成正比。在相对湿度0 4 3 左右时，吸湿量会发生大的突跃。在相对湿 度超过0 4 3 时，样品先增重后减重，伴有结块、褐变现象，以及焦糖气味。 4 、对等温吸湿实验后的样品进行吸光度检测，发现样品的褐变指数在相对湿度为 福建师范大学硕士学位论文 0 4 3 左右一般都会发生突跃。这与吸湿量的突跃相符合。说明，褐变跟样品的吸湿 性有很大的关系。 关键词：硫酸氨基葡萄糖，h p l c ，表面改性，吸湿性，临界相对湿度。 l i 中文文摘 中文文摘 骨关节炎是一种关节退行性疾病，会给患者带来巨大的痛苦，这种病在老年人 中十分流行，成为威胁中老年人身体健康的重大社会问题之一。治疗骨关节炎的药 物一般包括皮质甾体类药物、非甾体抗炎药如阿司匹林、布洛芬等，但所有这些化 学药物都有一种或多种副作用与不良反应。研究表明，氨基葡萄糖类化合物与上述 化学药物截然不同，它既能改善病情又能够减轻疼痛，并没有任何副作用，有望能 成为治疗骨关节疾病的结构改善型药物。 氨基葡萄糖类化合物有多种形式，其中效果最好的是硫酸氨基葡萄糖。作为药 物应用，硫酸氨基葡萄糖还有许多科学问题和技术关键需要解决。固态硫酸氨基葡 萄糖粉体极易吸湿，水溶液则非常容易发生非酶褐变，这些密切关联硫酸氨基葡萄 糖稳定性的问题也就是硫酸氨基葡萄糖在实际中的生产、应用和保存急需探讨和解 决的关键问题。针对这些问题，本论文研究了硫酸氨基葡萄糖的快速检测方法：研 究了多种药用辅料对硫酸氨基葡萄糖的表面改性作用，不同辅料改性对硫酸氨基葡 萄糖喷雾干燥收率和流动性影响问题：研究了硫酸氨基葡萄糖粉体的流动性、吸湿 性、含水量玻璃化温度与辅料添加量和添加种类的关系等等，探讨了解硫酸氨基葡 萄糖在不同条件下的稳定性，为硫酸氨基葡萄糖的实际生产、应用和保存提供基础 数据。 本论文研究内容主要包括： 1 、建立和应用新的h p l c 法对硫酸氨基葡萄糖进行检测。以异硫氰酸苯酯为 衍生剂，水浴加热反应，用正己烷处理水浴反应产物，对氨基葡萄糖衍生化后进行 检测。研究探讨了衍生剂的浓度、水浴温度、正己烷处理的次数等条件对色谱检测 方法和结果的影响。所建立的h p l c 柱前衍生检测硫酸氨基葡萄糖的方法衍生反应 温度为8 0 c 可以保证反应完全，氨基葡萄糖含量在8 1 0 0l - tg m e 范围内呈良好的 线性关系，方法标准添加回收率5 次平均为9 8 7 2 ，方法精密度实验r s d 为0 4 7 3 ， 氨基葡萄糖衍生产物在室温条件下一周内可以保持稳定。适用于硫酸氨基葡萄糖检 测。 2 、分别选用不同类型药用辅料：羟丙基一b 一环糊精、木糖、木糖醇、p v p 、聚 乙烯醇，采用喷雾干燥技术对硫酸氨基葡萄糖产物进行表面改性处理。将空白对照 v 福建师范大学硕士学位论文 品和经表面改性处理过的样品的各种性质进行对比，研究结果表明：适当的药用辅 料的表面改性能显著提高硫酸氨基葡萄糖的得率以及玻璃化转变温度，也能明显提 高硫酸氨基葡萄糖粉体的流动性。 纯硫酸氨基葡萄糖溶液直接喷雾干燥产品得率很低，只有5 2 3 6 ，在相同添 加0 5 的辅料情况下，采用十二烷基硫酸钠、聚维酮、聚乙烯吡咯烷酮、葡萄糖 基且环糊精、羟丙基1 3 环糊精、木糖、木糖醇进行改性的硫酸氨基葡萄糖产品都 能显著提高样品得率，使喷雾干燥样品得率在8 7 左右，当添加量增加至2 时， 只有葡萄糖基1 3 环糊精和木糖醇能继续提高喷雾干燥样品得率，可以达到9 0 以 上。而木糖、十二烷基硫酸钠则使产品得率反而有所下降。本实验所使用的聚乙二 醇不适宣做为硫酸氨基葡萄糖产品表面改性剂。 添加o 5 的羟丙基b 环糊精、葡萄糖基1 3 环糊精作为硫酸氨基葡萄糖表面 改性剂，除了可以提高样品得率，还能显著改善产品流动性。用电镜观察各样品的 微观结构可以发现：样品流动性差主要是形成的颗粒发生粘连不成球状而造成，添 加的辅料能使喷雾干燥样品保持较好的球状并减少发生粘连，就能提高样品流动性。 除此之外，添加适宜的辅料进行表面改性，可以提高产品的玻璃化转变温度而提高 产品的对热稳定性。2 o 羟丙基一b 一环糊精改性的样品的玻璃化转变温度( t g ) 为 7 0 左右，比未添加的样品玻璃化温度( 6 0 ) 提高了1 0 ，喷雾干燥过程粉体热 变形作用降低，有利于产品微粒球体形成不发生粘连，从而提高产品流动性能。 采用复合辅料改性硫酸氨基葡萄糖，羟丙基1 3 环糊精、葡萄糖基1 3 环糊精分别 与木糖醇复合，既可以提高硫酸氨基葡萄糖喷雾干燥产品得率，又增加产品的流动 性。这为将来稳定的硫酸氨基葡萄糖的加工提出了明确的改进方向。 3 、选用重量法研究改性后的硫酸氨基葡萄糖的吸湿性，结果发现：经表面改性 后的硫酸氨基葡萄糖绝大多数吸湿性能都获得较大改善，在高湿度条件下同时间段 内吸湿量明显减少，发生褐变时间也延长。硫酸氨基葡萄糖纯品在3 0 条件下，样 品的吸湿量随环境湿度的变化而变化。当环境湿度小于0 3 3 时，样品的平衡吸湿量 与湿度成正比，吸湿量在0 3 3 处会发生大的突跃，称其为临界相对湿度。样品先增 重后减重，伴有结块、褐变以及出现焦糖气味现象。预示着硫酸氨基葡萄糖在相对 湿度大于o 3 3 条件放置不稳定，其加工、贮存需要在小于临界相对湿度o 3 3 的条 件下可以保持稳定。 经表面改性后的硫酸氨基葡萄糖产品的临界相对湿度绝大部分都提高，从0 3 3 v i 福建师范大学硕士学位论文 提高至0 3 9 至0 4 0 不等。临界相对湿度的提高预示着改性后的硫酸氨基葡萄糖产 品的抗吸湿作用明显提高。其加工、贮存的湿度条件可以适当放宽。 4 、对等温吸湿实验后的样品溶解后进行吸光度检测，发现样品的褐变指数在环 境湿度为0 4 3 左右般都会发生突跃。这与吸湿量的突跃相符合。表明样品发生褐 变与环境湿度、样品吸湿性有直接关系，吸湿量达到一定程度，褐变将不可避免。 v i i 摘要 a b s t r a c t o s t e o a r t h r i t i si sad e g e n e r a t i v ej o i n td i s e a s e ，w h i c hc a u s eal o to fd i s t r e s s t op a t i e n t s s u f f e r i n gs u c had i s e a s e t h ed i s e a s ei sv e r yp r e v a l e n ti nt h ee l d e r l yw h i c hh a sb e c o m ea t h e a tt om i d d l e - a g e da n de l d e ra n do n eo ft h em a j o rs o c i a lp r o b l e m s t r e a t m e n to f o s t e o a r t h r i t i so ft h e d r u g i s g e n e r a l l yt a k e nt o i n c l u d ec o d e xs t e r o i d a l d r u g s ， n o n s t e r o i d a la n t i - i n f l a m m a t o r yd r u g ss u c ha sa s p i r i n ，i b u p r o f e n ，e t c ，b u ta l lo ft h e s e c h e m i c a ls u b s t a n c e sh a v eo n eo rm o r es i d ee f f e c t sa n da d v e r s er e a c t i o n s s t u d i e sh a v e s h o w nt h a tg l u c o s a m i n es u l f a t ei sd i f f e r e n tw i t hc h e m i c a ls u b s t a n c e s i tc a nn o to n l y i m p r o v et h ec o n d i t i o n ，b u tc a l la l s or e d u c et h ep a i n ，a n dd on o th a v ea n ys i d ee f f e c t s ，s oi t i se x p e c t e dt ob e c o m et h ef i r s tt r e a t m e n to ft h es t r u c t u r e - b a s e dd r u go fb o n ea n d j o i n t d i s e a s e s a l t h o u g ht h ee f f i c a yo fg l u c o s a m i n es u l f a t ei si m p r e s s i v e ，a sas u p p l e m e n t a r yd r u gi t h a sq u e s t i o n st h a tn e e dt ob er e s o l v e d g l u c o s a m i n es u l f a t ep o w d e rs o l i d s t a t ev u l n e r a b l e t om o i s t u r ea b s o r p t i o n , w h i l ei t ss o l u t i o ni sv e r y e s a yt ob e c o m eb r o w n i n g ，t h e s e q u e s t i o n sh a v es e r i o u si m p l i c a t i o n sa n dc o n s t r a i n t sg l u c o s a m i n es u l f a t ei nt h ea c t u a l a p p l i c a t i o n i nr e s p o n s et ot h e s eq u e s t i o n s ，t h i st h e s i ss t u d i e dt h ei m p a c to ft h ev a r i o u s t y p e so fp h a r m a c e u t i c a le x c i p i e n t st ot h en a t u r eo fg l u c o s a m i n es u l f a t e ；s t u d i e dt h e r e l a t i o n s h i po fm o b i l i t y , m o i s t u r ea b s o r p t i o na n dw a t e rc o n t e n tw i t ht h ea c c e s s o r i e s ； s t u d i e dp o w d e rg l a s st r a n s i t i o nt e m p e r a t u r ea f f e c t e db yt h ea c c e s s o r i e s t m st h e s i sr e s e a tc hi n c l u d e s ： 1 s e tu pa n da p p l i c a t i o no fan e wh p l cm e t h o df o rt e s t i n gg l u c o s a m i n es u l f a t e w i t h p h e n y li s o t h i o c y a n a t ea sd e r i v a t i v ea g e n t ，w a t e r - b a t hh e a t i n gr e a c t i o n ，r e a c t i o np r o d u c t s t r e a t e db yn - h e x a n em e n t ，t h e s e p r e - c o l u m n d e r i v a t i z a t i o nm e t h o df o r t e s t i n g g l u c o s a m i n e a tt h es a n a et i m e ，e x p l o r et h ec o n c e n t r a t i o no ft h ed e r i v a t i v ea g e n t ，t h e t e m p e r a t u r eo f w a t e r - b a t hh e a t i n g ，t h en u m b e ro fn - h e x a n et r e a t m e n t 2 c h o o s ew i t hd i f f e r e n ta m o u n to ft i m e sd i f f e r e n tt y p e so fa c c e s s o r i e s ，s u c ha sh e h y d r o x y p r o p y lc y c l o d e x t r i n ，x y l o s e ，x y l i t o l ，p p o l y v i n y la l c o h o l ，c h o o s e s p r a y - d r y i n gt e c h n o l o g y o ng l u c o s a m i n es u l f a t e p r o d u c to fs u r f a c em o d i f i c a t i o n t r e a t m e n t b l a n kr e f e r e n c es u b s t a n c ea n dt h es u r f a c em o d i f i c a t i o nt r e a t m e n to ft h e s a m p l eh a d av a r i e t yo ft h en a t u r eo fc o m p a r i s o n , r e s u l t ss h o w e dt h a ts u r f a c e i i l 福建师范大学硕士学位论文 m o d i f i c a t i o no fi n n o v a t i v ea p p l i c a t i o n sn o to i l l ye n h a n c et h eg l u c o s a m i n es u l f a t ey i e l d a n dg l a s st r a n s i t i o nt e m p e r a t u r e ，b u ta l s os i g n i f i c a n t l yi m p r o v et h em o b i l i t yo fg l u c o s e p o w d e r 3 s e l e c t i o no ft h ew e i g h to ft h em o d i f i e dm e t h o do ft h eg l u c o s a m i n es u l f a t ea n df o u n d t h a t ，a t3 0 ，t h ea m o u n to fm o i s t u r ea b s o r p t i o nc h a n g e 、) l r i mt h ew a t e ra c t i v i t y w h e n t h ew a t e ra c t i v i t yo fl e s st h a n0 4 3 ，t h es a m p l ev o l u m ea n dt h eb a l a n c eo fm o i s t u r e a b s o r p t i o ni sd i r e c t l yp r o p o r t i o n a lt ow a t e ra c t i v i t y w a t e ra c t i v i t ya ta r o u n d0 4 3 ，t h e m o i s t u r ew i l lh a p p e nab i gj u m p w a t e ra c t i v i t ya tm o r et h a n0 4 3 ，t h es a m p l ew e i g h t a f t e rt h ef i r s tw e i g h tl o s s ，a c c o m p a n i e dc a k i n g ，b r o w n i n gp h e n o m e n o n ，a sw e l la st h e 4i s o t h e r m a lm o i s t u r ea b s o r p t i o no ft h es a m p l e sa f t e rt h ea b s o r b a n c ed e t e c te x p e r i m e n t ， f o u n dt h a tt h eb r o w n i n gi n d e xo ft h es a m p l e sa t0 4 3w a t e ra c t i v i t yu s u a l l yh a p p e n a r o u n dj u m p t h i si st h ea m o u n to fs h o c ka b s o r p t i o np h a s ec o m p o s i t e s h o w st h a tt h e r e i sr e l a t i o n s h i pb e t w e e nb r o w n i n ga n dh y g r o s c o p i c i t y k e y w o r d s ：o l u c o s a m i n es u l f a t e ，h p l c ，s u r f a c em o d i f i c a t i o n ，m o i s t u r ea b s o r p t i o n ，t h e c r i t i c a lr e l a t i v eh u m i d i t y i v 福建师范大学硕士学位论文独创性和使用授权声明 福建师范大学硕士学位论文独创性和使用授权声明 本人剐监学号学避专业鼢驾叶q 研龛 所呈交的论文( 论文题目：穰塥蝴萄裱两f 硝享弓爱勖弦停是 本人在导师指导下，独立进行的研究工作及取得的研究成果。尽我 所知，除论文中已特别标明引用和致谢的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本论文的研究 工作做出贡献的个人或集体，均已在论文中作了明确说明并表示谢 许论文被查阅和借阅；本人授权福建师范大学可以将本学位论文的 位论文，并按国家有关规定，向有关部门或机构( 如国家图书馆、 中国科学技术信息研究所等) 送交学位论文( 含纸质版和电子 学位论文作者签名：童罄勖 伊 签字日期： 明年月f 日 指导教师签名：捋j 仞易 签字日期：纱。7 年6 月7 e l 绪论 1 课题背景 i i 硫酸氨基葡萄糖概述 绪论 硫酸氨基葡萄糖是一种分子结构明确的天然氨基糖类化合物，分子式： c 6 h 1 4 0 5 n 2s 0 4 ，分子量：4 5 6 4 2 骨性关节炎( o s t e o a r t h r i t i s ，0 a ) 是老年常见的一种退行性疾病，是指关节的症状 和体征与关节软骨的完整性受损、软骨下骨板及关节边缘骨病变有关的一组异质性 疾病，即关节软骨的退交和继发性骨质增生的一种慢性疾病【l 】，是关节软骨蛋白多 糖生物合成异常而呈现退变性变的结果。 目前，治疗骨性关节炎以往常用解热镇痛药、非甾体抗炎药、皮质类固醇三类 药物，这些药物可以缓解疼痛，暂时性地改善患者的活动。但是不能阻断骨关节炎 的进程，更不能改善关节骨的病理状态田。国外临床报道，硫酸氨基葡萄糖是治疗 骨性关节炎病因的有效化学物质。目前我国已进口由意大利多达药厂生产的硫酸氨 基葡萄糖胶囊( 维骨力) 。 硫酸氨基葡萄糖的药理作用：该药是一种氨基单糖，是人体内合成氨基葡聚糖 的基本物质，也是关节软骨中蛋白多糖的组成成分，硫酸氨基葡萄糖是通过葡萄糖 的氨基化来实现的。在骨性关节炎的患者中此种合成受损或不足时，补充硫酸氨基 葡萄糖能刺激软骨基质中蛋白多糖及某些其他成分的合成，同时为蛋白多糖合成提 供原料，因而它是针对骨性关节炎病因治疗的一种有效化学物质。 1 2 硫酸氨基葡萄糖的应用及现状 硫酸氨基葡萄糖是一种用途广泛的天然产物，可以作为甜味剂、抗菌剂、保湿 剂、免疫功能增强剂和治疗骨关节炎。对硫酸氨基葡萄糖的研究，可以充分利用福 建省大量海洋生物甲壳资源的优势，实现可再生自然资源的高效利用，创造了新的 循环经济产业链，将对海洋化工产业发展产生深远影响。据介绍，硫酸氨基葡萄糖 是一种从海洋甲壳类生物中提炼的用于补充蛋白多糖合成基质的营养物质。目前国 福建师范大学硕士学位论文 际市场上现有的硫酸氨基葡萄糖产品基本上均为含钾或钠的复盐产品，心血管病患 者以及肾病、高钾症患者存在使用禁忌。而这项提取硫酸氨基葡萄糖的新工艺可以 从虾蟹壳中提取纯度大于9 9 的高纯硫酸氨基葡萄糖，且不含钾、钠和氯离子，无 使用禁忌并且安全可靠。 1 3 硫酸氨基葡萄糖市场前景分析 骨关节炎会发生在每一位中老年身上，只是早晚轻重。这种疾病和年轻时关节 养护是否得当有很大关系。老年时期关节的健康是检验中青年时期关节是否健康的 尺度；以前人们认为，只要关节疼痛，就是得了“风湿”或者“类风湿”。但随着医 学研究的发展，人们发现“风湿 、“类风湿”以及其他类型的关节疾病患者仅仅占 关节炎患者的- 4 , 部分，绝大部分还是骨关节炎的患者。根据流行病学调查，目前 中国骨关节炎患者有1 亿人之多。当骨关节炎疾病发展到药物治疗不再起作用的时 候，唯一的出路就是进行人工关节置换，在中国进行一侧人工膝关节置换需要花费 4 - 5 万人民币，双侧就是8 - 1 0 万人民币。手术不仅给患者带来了巨大的痛苦，高 额的医疗费用更是患者沉重的经济负担。在美国，1 9 9 9 年骨关节炎患者有1 6 0 0 万 人，手术6 0 万例。由美国著名医科大学m a y oc l i n i c 医学院进行的一项关于“关节 炎医疗费用”的研究显示，骨关节炎患者一年内的直接医疗费用人均为2 6 5 5 美元， 年直接医疗费用高达4 2 4 8 亿美元。骨关节疾病构成了严峻的现实是国际性的，治 疗和预防骨关节疾病成为了全球人们必须共同面对的一件大事。1 9 9 9 年1 1 月联合 国秘书长安南签署正式支持文件，表示支持把2 0 0 0 - 2 0 1 0 年作为国际“骨与关节十 年 。同时，世界卫生组织( w h o ) 把每年1 0 月1 2 日定为“国际关节炎日”，以期唤 起全球人类对骨关节疾病的重视。 硫酸氨基葡萄糖单体一旦解决技术上的问题，获准进入临床应用，可望解除广 大骨关节炎患者的痛苦和不便，在创造显著的经济效益的同时产生显著的社会效益。 2 文献综述 迄今为止，对氨基葡萄糖的研究，主要集中在以下几个方面：快速准确的检 测方法；各种氨基葡萄糖盐类的制各工艺优化：抗氧化性及应用研究；吸湿 性研究：某些氨基葡萄糖产品的临床研究等。 绪论 2 1 氨基葡萄糖的药物应用研究 2 1 1 氨基葡萄糖的作用机理 近年来临床应用氨基葡萄糖( g l u c o s a m i n e ) 治疗骨性关节炎，研究观察到一定剂 量盐酸氨基葡萄糖可抑制肉芽组织增生、抑制血管渗出和细胞游离、抑制迟发性变 态反应，提示盐酸氨基葡萄糖对骨关节炎作用可能通过上述多种机制进行并且临床 效果较好。氨基葡萄糖以硫酸盐或盐酸的形式存在，分子单一，分子量小，在细胞 外基质中以弥散的方式接近软骨细胞，通过葡萄糖转运载体进行转运，在软骨细胞 内合成氨基葡萄糖多聚糖，并进一步合成蛋白聚糖，蛋白聚糖胶体复合物附着在基 质胶原网架上，与胶原网架结构共同构成一个弹性体，起着承载压力、传导和缓冲 应力、保护软骨结构和软骨下骨的作用。在o a 软骨细胞发生迟变后，这种蛋白多 糖的合成发生了变化，引起了细胞外基质的性质，导致0 a 的进一步进展。补充外源 性氨基葡萄糖可以较好地刺激软骨细胞合成蛋白多糖，增加蛋白多糖m r n a 的水平， 能显著降低软骨细胞磷酯酶a 2 ( p l a 2 ) 和胶原酶的活性，增加p k c 的产生，抑制金 属蛋白酶活性，从而可以较好地预防o a 的进一步发展和修复软骨。氨基葡萄糖可 以抑制因免疫而造成的蛋白多糖降解、修复受损的关节软骨的作用，研究表明，氨 基葡萄糖可抑制弹性蛋白酶、溶酶体酶等水解酶的释放，减少其对软骨基质的水解 破坏，从而阻碍因免疫反应的恶性循环对关节软骨的不断破坏。尤其对于骨关节炎 病人，其关节软骨的代谢活动加强，胶原、糖氨聚糖及其它结构蛋白的合成代谢增 加，及时给以氨基葡萄糖对关节软骨的保护和修复具有十分重要的作用。氨基葡萄 糖还具有微弱的抗炎效果，但其机制与非甾体类抗炎药物不同，氨基葡萄糖是通过 刺激软骨细胞产生具有正常多聚体结构的蛋白多糖，稳定细胞膜，从而起抗炎作用 【3 】 2 1 2 与安慰剂的疗效比较 在为期4 8 周的短期临床试验里，与对照的安慰剂相比，硫酸氨基葡萄糖能明 显改善膝关节炎症状【4 一。 在两项大组病例研究中，口服硫酸氨基葡萄糖( 5 0 0m g 每日三次) 或肌肉注射 ( 4 0 0m g 每周两次) 比安慰剂能明显提高l e q u e s n c 指数( 前者降低3 2 和3 4 ，后 福建师范大学硕士学位论文 者降低2 2 和1 9 ，p o 0 5 ) 。治疗结束时对治疗反应的病例进行比较，硫酸氨基 葡萄糖也显著多于安慰剂组( 5 5 对3 3 ) 【4 】，即使对意愿分析组的比较，这种改 善依旧明显。 2 1 3 与非甾体类消炎药的疗效比较 在膝关节骨关节炎的治疗比较临床试验中，硫酸氨基葡萄糖缓解症状的效果优 于毗罗昔康，而与布洛芬相仿【毛吼刀。 在两项研究中，硫酸氨基葡萄糖( 5 0 0m g 每日三次) 与布洛芬( 4 0 0m g 每日两 次) 疗效相近：一项研究中两者的l e q u e s n e 指数改善为6 3 对6 2 ，另一项研究中 关节疼痛改善率为5 7 对5 1 h 1 。在治疗终点时，对硫酸氨基葡萄糖与布洛芬的反 应者比例相近h 8 】。 研究者发现，治疗8 周后硫酸氨基葡萄糖组治疗效果良好率显著高于布洛芬组 ( p o 0 5 ) 。治疗4 周时，两组的疼痛评分较基线下降相似( 1 1 对1 2 ，p - 葡萄糖m d h c h 2 ( ) h n 一葡萄糖基胺 h o h n 麓捧 c h 劓n h r i o , o i n h r h o c h i h c o h l h c o h i c h 幻h i 一氯基一l 一脱氧一d - 果糖 淄2花| 奇佬腹晦孵t 短甜：阶没莓寇同 中级阶段 降解反应产生具有强紫外光吸收的无色物，释放二氧化碳。c 、糖脱水。d 、环 开裂。见图3 、4 、5 。 h 甲 0 i c h o h i c h o h i c h o h l h 铲r s c o h l h c - - o i = = c l h o h _ c h o h j c h o h l c = 0 l c 喁 i c h o h i c h o h l c h 抑h 羟甲】| 峡确醢h m f a m 幽r i 产物 i 2 烯胺肆 脱氯己糖醛酮 l 簪3；毒平惦l i 是艟垂笋( h m f ：j 髟成：意籀 1 4 绪论 终期阶段 缩合反应形成高分子量的强染色成份。e 、醛醇缩合；f 、醛一氨聚合和含氨杂环 化合物的形成。脱氮聚合物产生示意图见图6 。有氨基存在时，由图l 所示，都能 与氨基发生缩合、脱氢、重排和异构化等一系列反应，最终形成含氮的棕色聚合物 或共聚物，统称为类黑素( m i l a n o i d i n ) 。 嗣l c n h - r玎正一n h r ii c - - o c o h li h o c i h2 , 3 。烯醇化c i - o h r n h i c h o h 一c h o h 一 li c h o hc h o h ii c x d xc h d x c h l c h j li c o hc = o ll c 篁0c 曲 i 州i c h o h 一c h ( m ii c h o hc h o h ii c n j o xc n , o x 豳42 3 - 烯醇化反应历程 r c c r + c x ，c h c o o h - - r c h c r + c h h o 鹄 nhilh 00 n 喁n 埯o 霄5s 1 n k e t 簿解反应 e9 留譬 r | c h ：墨h + h 芝r ，# = r ，甲- c ”- h - h g ) r 戈 蠢_ h 翻6 脱氟聚台物产生示意圈 类黑素是分子结构未知的复杂高分子物质混合体。在聚合反应早期色素是水溶 性的，在可见光谱范围内没有特征性吸收峰，它们的消光值随波长降低而以连续的 无特征吸收光谱的状态增加。红外光谱和化学成分分析等试验表明，类黑素混合物 中含有不饱和键和杂环结构，以及一些完整的氨基酸残基等，起始原料和反应条件 的不同影响类黑素组成。 虽然上述h o d g e 的美拉德反应历程至今仍被广泛应用，但也有其不足之处： h o d g e 的美拉德反应历程仅仅是大概过程，更多的细节至今仍不清楚；近5 0 年来， 又有许多有关美拉德反应的研究成果，在h o d g e 的美拉德反应历程中没有表示出来， 尤其是与食品工业密切相关的一些研究成果，如美拉德反应所产生的风味成分途径、 福建师范大学硕士学位论文 美拉德反应产物的抗氧化作用以及影响美拉德反应的因素等。 杨毅泓3 等研究了浓缩砀山酥梨清汁生产的褐变类型，结果分析表明，在整个加 工过程中，预浓缩工序之前的褐变主要是酶促褐变，预浓缩后至超滤之间的褐变是 酶促褐变和非酶促褐变共同作用的。结果，超滤之后的褐变则完全是非酶促褐变。 3 4 2 焦糖化褐变及其反应历程 糖类在没有含氨基化合物存在时，加热到溶点以上也会变为黑褐的色素物质， 这种作用称为焦糖化作用( c a r a m e l i z a t i o n ) 。温和加热或初期热分解能引起糖异头 移位( a n o m e r i cs h i f t s ) 、环的大小改变和糖苷键断裂，以及生成新的糖苷键。但 是，热分解由于脱水主要引起左旋葡聚糖的形成或者在糖环中形成双键，后者可产 生不饱和的环状中间体，如呋喃环。共轭双键具有吸收光和产生颜色的特性，在不 饱和环体系中，通常可发生缩合反应使之聚合，使食品产生色泽和风味。一些食品， 例如焙烤食品、油炸食品，焦糖化作用控制得当，可使产品得到悦人的色泽与风味。 各种糖类生成的焦糖在成分上都相似，但焦糖化学组成复杂，至今还不清楚。一般 可将焦糖化作用产生的成分分为两类，一类是糖脱水后的聚合产物，即焦糖或称酱 色( c a r a m e l ) 。另一类是一些热降解产物，如挥发性的醛、酮和酚类等物质。 郑宝东啪1 研究了青梅汁在储藏过程中的非酶褐变，并对其进行了反应动力学研 究，应用零级动力学方程( k t = c - c 。) 和a r r h e n i u s 方程 k = k o e x p ( - e a r t ) 建立了颜 色变化动力学模型，并通过实验确定了数学模型的动力学参数，并利用该模型推断 储藏期。 张宝善啪1 等研究了红枣的非酶褐变现象，研究发现随着干制温度升高，时间延 长，枣肉的褐变度和5 一h m f 含量逐渐增加，总糖、还原糖、氨基酸态氮逐渐减少， 表面非酶褐变严重影响了红枣的品质和营养价值。 王泽南口刀研究了草莓粉非酶褐变的抑制，结果表明亚硫酸钠能很好的抑制非酶 褐变反应。 由于硫酸氨基葡萄糖产品是同时含有氨基和羰基的单糖，因此可以发生非酶褐 变，主要发生美拉德反应和焦糖化反应，反应结果是产品中的氨基葡萄糖含量降低， 并产生类似焦糖的气味。而氨基恰恰是氨基葡萄糖的生理作用促进人体关节蛋 白多糖合成中必不可少的基质物质，非酶褐变的发生势必会影响到氨基葡萄糖的药 用价值，而且色泽也是产品质量的一个重要衡量指标。除此以外，美拉德反应会产 生一些有害物质，比如，美拉德反应的典型产物d 一糖胺可以损伤d n a ，美拉德反应 绪论 对胶原蛋白的结构有负面作用，这将影响到人体的老化和糖尿病的形成，另外，非 酶褐变反应还会形成致癌物质丙烯酰胺。 本研究的内容和意义 如上所述硫酸氨基葡萄糖在医疗、功能保健食品等领域具有巨大的潜力，潜在 着巨大的商业价值，能带来难以估量的社会和经济效益。但硫酸氨基葡萄糖的吸湿 性和易氧化性使得在实际生产、包装和贮藏中存在困难。 严重的吸湿将影响产品的质量，给生产制备和后来的制剂灌装带来困难，吸湿 后会出现流动性降低、结块等物理变化，导致剂量不准，含水量的不断增加也会引 起化学反应，导致产品变质。硫酸氨基葡萄糖的氨基会催化氧化，从而使产品含量 降低，并导致变色等一系列问题。 为了避免硫酸氨基葡萄糖的高吸湿性和易氧化性，国内外普遍采用盐酸氨基葡 萄糖与硫酸钠或硫酸钾复配或溶于水溶液再加入沉淀剂沉淀、结晶制成硫酸氨基葡 萄糖复盐来解决这一问题，但该产品对患有肾病、高血压、高血钾症及心脑血管疾 病的患者限制使用。骨关节炎患者中老年占大多数，由于肌体衰老，多数均患有不 同程度的心脑血管疾病，因此开发性能更加优良、适应性更广的高纯硫酸氨基葡萄 糖单体作为治疗骨关节炎药物有重要的意义。 针对硫酸氨基葡萄糖存在的产率、吸湿性和非酶褐变等问题，本文通过从以下 几个方面进行探讨研究。 1 、目前国内外还没有见到关于使用异硫氰酸苯酯对硫酸氨基葡萄糖的柱前衍生 h p l c 检测方法的报道。作者根据相关文献，尝试使用紫外吸收检测器对硫酸氨基葡 萄糖进行检测，并使用异硫氰酸苯酯对硫酸氨基葡萄糖进行衍生化。研究探讨衍生 剂的浓度、水浴的温度、正己烷处理的次数对色谱检测方法和结果的影响。 2 、国内尚没有解决硫酸氨基葡萄糖喷雾干燥中得率低的问题。作者想分别选用 不同量的b 一环糊精衍生物、木糖、木糖醇、p v p 、聚乙烯醇等不同类型的辅料，溶 解在硫酸氨基葡萄糖水溶液里，选用喷雾干燥技术对硫酸氨基葡萄糖产物进行表面 改性处理。将空白对照品和经表面改性处理过的样品的各种性质进行对比。比较得 率、产品粉末流动性、玻璃化转变温度等，寻找能提高硫酸氨基葡萄糖喷雾干燥的 得率、粉末流动性的辅料。 福建师范大学硕士学位论文 3 、虽然封明艳汹等对硫酸氨基葡萄糖的吸湿性做了研究，但是改性后的硫酸氨 基葡萄糖，还没有做过系统的吸湿实验。本文选用重量法研究改性后的硫酸氨基葡 萄糖的吸湿性，研究粉末临界相对湿度以及吸湿实验后褐变情况。期望找到能提高 硫酸氨基葡萄糖的临界相对湿度、降低硫酸氨基葡萄糖的吸湿性的辅料。主要内容 包括：研究硫酸氨基葡萄糖在室温、六个相对空气湿度梯度条件下的吸湿量变化， 绘制吸湿率曲线和吸湿等温线；得出储存环境的临界相对湿度；同时进一步研究辅 料对硫酸氨基葡萄糖吸湿性的影响，从而选择能改善硫酸氨基葡萄糖理化性能的辅 料。 第一章硫酸氨基葡萄糖的色谱检测方法研究 第一章硫酸氨基葡萄糖的色谱检测方法研究 1 1 前言 由于硫酸氨基葡萄糖主要是通过喷雾干燥生产的，而喷雾干燥技术需要控制物 料浓度。不同批次的原料硫酸氨基葡萄糖的浓度并不一样，所以每次喷雾生产前都 必须检测原料浓度。 对硫酸氨基葡萄糖浓度的快速检测的研究，不仅对该物质的褐变机理研究，而 且对实际生产的辅料添加，都具有重要的指导意义。一方面，硫酸氨基葡萄糖溶液 在不同生产条件、不同辅料等的作用下，褐变速率和褐变程度都不相同。另一方面， 喷雾干燥的焦化现象与物料浓度成正比，所以实际生产需要对硫酸氨基葡萄糖原料 中溶质的浓度进行严格的控制。这都需要快速准确的检测硫酸氨基葡萄糖含量的方 法。 1 2 实验部分 1 2 1 原料 硫酸氨基葡萄糖溶液含量1 2 0 0 0m g m l 厦门蓝湾科技有限公司提供 1 2 2 试剂 氨基葡萄糖盐酸盐化学纯 美国s i g m a 公司 甲醇色谱纯美国w a t e r s 公司 异硫氰酸苯酯分析纯汕头西陇化工厂 正己烷分析纯汕头西陇化工厂 n a 2 h p 0 4 分析纯汕头西陇化工厂 n a i - 1 2 p 0 4分析纯汕头西陇化工厂 1 2 3 仪器 高效液相色谱仪：伊利特定量注射器，恒流泵( w a t e r5 1 0 ) ：伊利特u v - 2 3 0 紫 外可见检测器；柱温箱； 福建师范大学硕士学位论文 梅特勒a l 1 0 4 电子天平， 电子恒温鼓风干燥箱， 涡流震荡仪。 1 2 4 实验方法 1 2 4 1 色谱条件 色谱柱：b e t a s i lc 1 85g m4 6m i n x 2 5 0 衄：流动相：甲醇：水：醋酸= 2 0 ： 7 9 9 6 ：0 0 4 ；流速：0 6m l m i m 柱温：室温；检测波长：2 5 4l l m i 进样量：1 0 “1 。 1 2 4 2 实验准备 衍生剂溶液的配制 异硫氰酸苯酯甲醇溶液：准确移取5m l 异硫氰酸苯酯至1 0 0m l 的容量瓶，用 甲醇溶解、定容得5 的异硫氰酸苯酯溶液。 缓冲溶液的配制 磷酸缓冲溶液：把0 2m o f ln a i - 1 2 p 0 4 和0 2m o l l 2 肿0 4 按5 ：9 5 混合，配 成p h = 8 3 的缓冲溶液。 工作曲线溶液的配制 称取约2g 氨基葡萄糖盐酸盐标准品，置于烘箱1 0 5 。c 干燥2h ，准确称取2 3 9 4 m g ，置于2 0 0m l 容量瓶，用纯水溶解，制成lm g m l 氨基葡萄糖储备液。分别准 确移取2 o o 、4 0 0 、6 o o 、8 0 0 、1 0 0 0 、1 5 0 0 、2 0 0 0 、2 5 0 0m l 储备液，置于2 5 0m l 容量瓶中，纯水溶解制成浓度为8 、1 6 、2 4 、3 2 、4 0 、6 0 、8 0 、1 0 0ug m l 对照品 溶液。 供试品溶液的配制 取浓度为1