（纺织材料与纺织品设计专业论文）芦荟保健纺织品的研制.pdf

学位论文的主要创新点 一、研究了从芦荟提取芦荟葸醌和芦荟多糖的最佳工艺，同时将 其微胶囊化，以提高芦荟葸醌类和多糖化合物的稳定性，保证其能 够持久有效地在纺织品上发挥功效。 二、分析了微胶囊的粒度、包裹率、热稳定性，探讨了微胶囊结 构与性能之间的关系；测试了芦荟微胶囊整理的纺织品抗菌，抗紫 外等应用性能。研究表明，微胶囊化改善了芦荟葸醌和多糖类化合 物的稳定性，提高了热稳定性，同时赋予纺织品一定的保湿、抗菌、 抗紫外等功能。 摘要 芦荟葸醌类化合物具有很高的保健等功能，本文主要研究了从芦荟提取芦 荟葸醌和芦荟多糖的最佳工艺，同时将其微胶囊化，以提高芦荟蒽醌类和多糖 化合物的稳定性，保证其能够持久有效地在纺织品上发挥功效。实验主要采用 乙醇回流法和水浸提取、再用乙醇沉淀多糖等方法，提取芦荟中蒽醌和多糖类 物质。通过单因素和正交实验优化最佳提取工艺。论文采用界面聚合的方法制 备微胶囊。以聚对苯二酰乙二醇为壳材，用水做为非有机相乙二醇的溶剂，二 甲苯做为有机相对苯二酰氯的溶剂，并以芦荟提取物的浓缩液为芯材，制备芦 荟微胶囊。实验研究了芯壳比、搅拌速率、反应温度、反应时间等因素对微胶 囊的粒度及其包裹率的影响，通过分析确定了微胶囊制备的最佳条件，并对微 胶囊进行了结构表征与性能研究，分析了微胶囊的粒度、包裹率、热稳定性， 探讨了微胶囊结构与性能之间的关系；测试了芦荟微胶囊整理的纺织品抗菌， 抗紫外等应用性能。 研究表明，微胶囊化改善了芦荟蒽醌和多糖类化合物的稳定性，提高了热 稳定性，同时赋予纺织品一定的保湿、抗菌、抗紫外等功能，为开发我国芦荟 资源提供了可行性，对于制备保健纺织品等具有广阔的应用前景。 关键词：蒽醌类化合物；回流法；微胶囊；抗菌；抗紫外 a b s t r a c t t h ea l o ea n t h r a q u i n o n ea n dp o l y s a c c h a r i d e sa r ev e r yu s e f u l i m p o r t a n c et h i st e x t m a i n l yi n v e s t i g a t et ot h eb e s tt e c h n i c so fd i s t i l l i n ga l o e a n t h r a q u i n o n ea n d p o l y s a c c h a r i d e s ，a tt h es a m et i m em i e r o e n c a p s u l a t i o nt e c h n o l o g yw a su s e dt oi m p r o v ei t s s t a b i l i t ya n da p p l i c a t i o n n gp e r f o r m a n c e t h i s e x p e r i m e n tm a i n l y s t u d i e dt h ee x t r a c t i o no f a n t h r a q u i n o n e a n d p o l y s a c c h a r i d e sf r o ma l o e t h eo p t i m u me x t r a c t i n gc o n d i t i o n sw e r es t u d i e dw i t hs i n g l e f a c t o r sa n do r t a n i q u et e s td e s i g n i no r d e rt os o l v et h es t a b i l i t yo fa l o ea n t h r a q u i n o n e a n dp o l y s a c c h a r i d e s ，i tc a na d o l p tm i c r o - e n c a p s u l a t i o n ，m e a n w h i l ei ti ss t u d i e dt h a tt h e s u n d r y c o n d i t i o n s i m p a c t t o m i c r o c a p s u l ep a r c e l , s u c h a sc o r e - s h e l l r a t i o ，t e m p e r a t u r e ，t h er e a c t i o nt i m ea n ds oo n e x p e r i m e n tc o n f i r m st h eb e s tc o n d i t i o n o fm i c r o c a p s u l e p r e p a r a t i o na n dc a l c u l a t e st h em i c r o c a p s u l e sp a r c e lr a t e w h a ti s m o r e ，t h ec a p a b i l i t yo fm i c r o - c a p s u l e si sa l s ot e x t e d ，f o re x s a m p l e ，a n t i - b a c t e r i a l ， a n t i - u va n ds o o n r e s e a r c hs h o w st h a t m i c r o - e n c a p s u l a t i o ni m p r o v et h es t a b i l i t yo ft h ea l o e a n t h r a q u i n o n et h e r m a is t a b i l i t y , a n dh a v eac e r t a i na n t i - b a c t e r i a l a n t i u va n do t h e r f u n e t i o ms oi t h a sw i d e p r o p e c t s r e s e a r c h i n ga l o ea n t h r a q u i n o n ef o r t h e d e v e l o p m e n to fo u rr e s o u r c e sp r o v i d e st h ef e a s i b i l i t y ，a n di ta l s op r o v i d e sa s c i e n t i f i cb a s i sf o rt h ed e v e l o p m e n to f f a m i l yh e a l t h c a r ef o o da n dm e d i c i n e k e y w o r d s ：a n t h r a q u i n o n e ；r e f l u x ；m i c r o - c a p s u l e s ；a n t i b a c t e r i a l ；a n t i u v 目录 第一章前言1 1 1 芦荟主要成分1 1 1 1 葸醌2 1 1 2 多糖2 1 1 3 氨基酸和有机酸3 1 1 4 矿物质与微晕元素4 1 1 5 活性酶4 1 1 6 维生素4 1 2 芦荟的保健功能5 1 2 1 杀菌和消炎功效5 1 2 2 保健作用5 1 2 3 增强机体免疫力6 1 2 4 芦荟的其他功能6 1 3 本论文研究主要内容6 第二章理论7 2 1 芦荟葸醌和多糖的结构7 2 1 1 蒽醌类物质结构7 2 1 2 芦荟多糖的结构7 2 2 芦荟蒽醌和多糖类化合物提取方法概述8 2 2 1 芦荟葸醌化合物提取方法8 2 2 2 芦荟多糖化合物提取方法9 2 3 微胶囊概述9 2 3 1 微胶囊的应用1 0 2 3 1 微胶囊的制备1 l 2 4 芦荟蒽醌类化合物微胶囊化的方法研究1 5 2 4 1 环糊精的性能1 5 2 4 2 环糊精的包合技术1 6 第三章芦荟有效成分的提取及其微胶囊制备实验1 9 3 1 芦荟葸醌类化合物提取1 9 3 1 1 实验材料：1 9 3 1 2 实验药品及仪器1 9 3 2 芦荟葸醌类化合物提取单冈素实验设计2 0 3 3 芦荟葸醌类化合物的测试内容2 1 3 3 1 检测葸醌2 1 3 3 2 红外波谱2 1 3 4 微胶囊制备2 2 3 4 1 微胶囊制备过程2 2 3 4 2 微胶囊的实验条件选择2 2 3 5 微胶囊在织物上的整理2 3 3 6 芦荟蒽醌和多糖类化合物微胶囊性能测试2 3 3 6 1 微胶囊抗紫外性能分析2 3 3 6 2 微胶囊抗菌性能分析2 3 3 6 3 微胶囊透湿性性能分析2 4 3 6 4 微胶囊的热稳定性分析2 5 3 7 芦荟蒽醌和多糖类化合物微胶囊包裹率计算2 5 3 8 芦荟葸醌和多糖类化合物微胶囊结构表征2 5 第四章实验结果与分析2 7 4 1 芦荟葸醌类化合物的实验结果与分析2 7 4 1 i 葸醌标准曲线的绘制2 7 4 1 2 葸醌类化合物提取的单因素实验2 7 4 i 3 正交试验结果分析2 9 4 1 4 芦荟葸醌类化合物的测试3 0 4 1 5 微胶囊制备的影响凶素3 1 4 1 6 芦荟葸醌类化合物微胶囊的红外谱图3 5 4 1 7 芦荟葸醌微胶囊的电镜图分析3 5 4 1 8 芦荟蒽醌类化合物微胶囊性能测试3 5 4 2 芦荟多糖类化合物的实验结果与分析3 7 4 2 1 芦荟多糖的浸提3 7 4 2 2 浸提的影响因素3 8 4 2 3 芦荟多糖的测试4 1 4 2 4 微胶囊制备的影响因素4 2 4 2 5 芦荟多糖微胶囊性能测试4 6 第五章结论5 1 参考文献5 3 在校期间发表论文情况5 7 致 谢5 9 第一章前言 第一章前言 芦荟( a l o e ) 又名奴会、讷会、象胆，属百合科多年生植物【1 1 。芦荟是一种药 食同源的百合科植物，属多年生常绿肉质草本植物，现代药理实验证明，该植物 中的有效成分具有健胃、通便、抗癌、降低血糖、美容、消炎、杀菌、抗病毒、 杀虫解热、保肝及增强免疫等医疗保健功效，是一种极具价值的植物【2 矧。近来， 国内外竞相开发芦荟类产品，逐渐形成新型的芦荟产业，涉及多个领域。芦荟富 含多种活性成分，主要包括蒽醌类化合物、多糖、抗生素、活性酶、氨基酸和有 机酸等。其中具有众多独特的生理药理功效的是蒽醌和多糖类化合物【7 1 。目前， 已发现的芦荟种类在1 0 0 种以上，其中具有代表性的芦荟品种有以下3 种：( 1 ) 美 国库拉索芦荟( a v e r a ) ，又称美国芦荟或翠叶芦荟，其叶大而肥厚，大量应用于 生产化妆品，医药用品等，被认为是品质最优的芦荟之一。衡阳市现代农业示范 园现就拥有6 7 3k m 2 库拉索芦荟基地。( 2 ) 木立芦荟，系日本特有的芦荟品种， 叶片小而薄，在日本广泛栽种。( 3 ) 中华芦荟，又称斑纹芦荟或元江芦荟，是我 国的特有品种，其生长快，繁殖力强，活性成分含量也较高，是一种极具开发潜 力的芦荟品种博j 。 目前国内外对芦荟的研究很多，对芦荟含有的主要成分进行了分析确定。同 时对各个主要成分的应用价值进行了比较深入的研究 g j o 。但研究的主要范围还 是在医药和美容领域，在纺织品应用上的研究并不多。纺织品作为载体则有着工 艺简单、使用方便且易于全面发挥芦荟功效等优势，而当前芦荟在纺织品中的应 用尚未得到开发【l 。 本文主要研究芦荟葸醌类和多糖类化合物的提取工艺，为提高芦荟葸醌和 多糖类化合物的长久稳定性，将其制作成微胶囊整理到织物上，赋予纺织品医 疗保健功能，提高其附加值和扩大应用领域。 1 1 芦荟主要成分 芦荟含有大量的芦荟蒽醌类化合物、芦荟多糖以及人体必需的多种氨基酸、 维生素和矿物质等活性有效成分【眩l3 1 ，具有医疗、美容、保健、观赏等多种功 能，其营养配比符合联合国粮农组织( f a o ) 推荐的要求，被誉为“2l 世纪最佳保 健品”。芦荟品种繁多，化学成分极其复杂，有效活性物质普遍高于其它植物。 芦荟中含有多种功效成分。现已证明，芦荟有1 6 0 多种化学成分，其中功能成 分有几十种，如蒽醌类化合物、多糖、氨基酸、葡萄糖苷、脂质、脲甘酸、有 机酸、多种酶、抗生素、维牛素、皂角素等。除此之外，芦荟鲜叶中水的含量 天津工业大学硕士学位论文 占芦荟鲜叶重量的9 6 0 - - 9 6 5 。这种芦荟鲜叶中水是原始的天然生物水，被 称为“滑水”。其中芦荟所含的主要活性成分有两大类，一类是蒽醌类化合物， 另一类是多糖类物质。 1 1 1 蒽醌 葸醌类物质是具有高度活性的酚类化合物，是芦荟有机活性成分中的主要部 分，在芦荟渗出液的干物质中约占9 3 0 ，包括芦荟素、芦荟泻素、芦荟苦 素、芦荟乌鲁辛、芦荟酊、芦荟熊果甙、芦荟醚酊、芦荟甙、异芦荟甙、d 芦荟 甙、芦荟大黄甙、芦荟大黄素等2 0 多种物质。不同品种的芦荟，所含的葸醌类化 合物的数量有较大的差异，但都有良好的药理作用【l4 1 。 大黄中的蒽醌类对多种细菌有不同程度的抑制作用。大黄不仅本身具有广 谱抗菌作用，还对其它抗菌药物有协同增效作用，且不易产生耐药性。其中主要的 抗菌成分为羟基芦荟大黄素、羟基大黄素，其中以芦荟大黄素最强。芦荟大黄素 对包括金黄色葡萄球菌在内的杆菌、链球菌、球菌等细菌和念珠菌、癣菌等真 菌，以及流感病毒、单纯疱疹病毒的活性及传染力均有抑制作用。芦荟素能使 肠内细菌分解和活化，促进肠内肌肉收缩，加快肠蠕动，有通便利尿的作用， 对治疗便秘有明显效果。芦荟大黄酚具有健胃、消炎、抑菌和泻下作用。芦荟 大黄素甙能抑制组织胺的游离，对治疗气喘、过敏性鼻炎、花粉过敏等疗效良 好。芦荟槲皮素具有较好的祛痰、止咳，并有一定的平喘作用，还有降低血压、 增强毛细血管抵抗力、减小毛细血管脆性、降低血脂、扩张冠状动脉、增加冠 脉血流量等作用。芦荟醚酊具有抗肿瘤的作用，能破坏癌细胞。芦荟乌鲁辛对 溃疡有很好的疗效，能治疗胃病及十二指肠溃疡病。另外葸醌还有抗紫外、止 血活血、促睡眠作用、降血脂作用和增加免疫功能等作用，常被添加到护肤化 妆品中，通过对化妆品中：甑醌类化合物的含量和性质的检测和分析，可用于评价 化妆品中有效组分的含量及化妆品的美容保健功效【1 4 i 。 1 1 2 多糖 芦荟叶肉的黏性物质中主要成分是甘露聚糖，此外也发现少量阿拉伯糖、鼠 李糖、木糖和半乳糖等单糖。多糖是一类具有不同生理功能的大分子化合物，其 成分和含量随着芦荟品种、采收季节和生长地区不同而异。通过对木立芦荟和中 华芦荟中碳水化合物的组成进行比较分析可知，木立芦荟是一个以半乳糖为主 的，兼有甘露糖、葡萄糖和阿拉伯糖组分的中性杂多糖，而中华芦荟多糖则是以 甘露糖为主，半乳糖、葡萄糖、阿拉伯糖及葡萄糖醛酸为辅组成的酸性杂多糖。 南斯拉夫的h a rn i s a vl i j e v i cj a ko v l j e v i c 1 5 】曾对日本木立芦荟叶中酸性多糖作了 分析，指出它是由d 葡萄糖和d 葡萄糖醛酸以9 ：1 分子比组成的分枝多糖。g o w 笫一章前言 d a 等人【1 6 】报道a v e r a 芦荟中至少有4 种多糖，都是不同程度乙酰化的葡萄甘露聚 糖。王蜀秀等【l7 】从中华芦荟中分离出3 种多糖a 6 0 、a 9 0 a 、a 9 0 b ，并推断出a 6 0 、 a 9 0 b 的结构为甘露聚糖，而且证实a 9 0 对小鼠淋巴细胞转化功能和腹腔巨噬细 胞的增殖均有一定的促进作用，可作为抗肿瘤的辅助药，在治疗免疫功能低下方 面有一定的应用价值。研究表明，多糖能够促进蛋白质和核酸的生物合成，调节 细胞的生长，提高人体免疫力，并能够作为生物反应调节剂起到抗肿瘤作用【9 】。 芦荟多糖特别是甘露聚糖能显著减轻癌症、艾滋病症状和减少感染，用于防治癌 症和艾滋病有一定的效果，对辐射产生的灼伤有促进再生的作用【l 引。芦荟叶肉巾 的黏液也是一类多糖物质，研究明确了这种黏液对于防止老化和治疗慢性过敏症 是非常重要的成分。构成人体细胞的黏液素如果不足，肌肉和黏膜就丧失了弹性 而僵硬老化，细胞逐渐衰弱而失去对病原菌和病毒侵入的防御力，而且这种粘液 素对于防止老化和治疗慢性过敏症，有非常重要的作用。芦荟中含有大量的黏液 素，抹在皮肤上增加了保水力，有效成分黏多糖得以被人体迅速吸收，帮助人体 加速细胞分裂，促进组织代谢。人们推测，这也许是芦荟能治百病的重要原因之 一，芦荟化妆品的良好功效很大程度上也是由于黏液素的作用。 1 1 3 氨基酸和有机酸 研究表明，以干物质计算，在芦荟叶片中蛋白质的含量约为9 5 。芦荟蛋 白质经水解后可以产生1 9 种氨基酸，芦荟叶中含有谷氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸、 缬氨酸、组氨酸、天冬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、 丙氨酸、精氨酸、胱氨酸、半胱氨酸、丝氨酸等1 9 种氨基酸，其中精氨酸、天 冬氨酸、谷氨酸含量丰富，所含的精氨酸、亮氨酸、苏氨酸、赖氨酸等8 种氨 基酸为必需氨基酸【l9 1 。在6 月份采集的芦荟叶的汁液中，游离氨基酸和芦荟素的 含量最高，如果必需氨基酸缺乏或供应不足，将直接阻碍人体的正常生理代谢， 损害人体健康，由于芦荟中各种氨基酸含量的组成比较平衡，所以芦荟被誉为 2 1 世纪最有希望的保健食品。芦荟的根、茎、叶含有乙酸、辛酸、丁二酸、苹 果酸、柠檬酸、异柠檬酸、乳酸、酒石酸、琥珀酸、赤霉酸、对香豆酸、壬烯 二酸、月桂酸、十二烷酸、十三烷酸、肉豆蔻脂酸、十五烷酸、棕榈酸、十七 烷酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、花生四烯酸和棕榈油酸等多种有机酸。这些有 机酸大多与钾、钠、钙等离子或生物碱结合，以盐的形式存在。芦荟所含的有 机酸是脂肪和蛋白质代谢的中间产物，是芦荟进行碳水化合物、脂肪和蛋白质 三者代谢联系的重要物质。 芦荟中含有的天冬氨酸、丝氨酸等，是有利于皮肤代谢的氨基酸，可阻止 阳光中紫外线对表皮的伤害与氧化，促使表皮细胞的还原，从而提高其抗辐射 能力。而且芦荟汁中的各种氨基酸含量和组成也比较平衡。有机酸在人体内参 天津工业大学硕士学位论文 与生物化学过程，可直接调节胃中的酸碱度，有利于疾病的预防，还可使人体 内糖和蛋白质等的新陈代谢正常进行。 1 1 4 矿物质与微量元素 在芦荟生叶汁中检测出多种矿物质与微量元素。芦荟中含有的矿物质主要是 磷、硼、硅、钾、钠、钙、镁、锰、锌、铜、铬、钼、铝、铁、钡、银、钴、钛、 镍、钒、锶和锗等【2 0 1 ，而芦荟中的锗是以有机态的形式存在的，从芦荟叶汁中提 取的抗癌责i j a ( 羟己基锗三氧化物) 对于肺癌、肝癌、子宫癌、血液病、肝硬化等 都有神奇的效果，世界上有数以万计的癌症患者应用有机锗后，病情得到不同程 度的缓解，因此芦荟中的有机锗在国外被称为2 1 世纪的“救世锗”。 1 1 5 活性酶 我国对芦荟的研究和开发起步较晚，始于上世纪8 0 年代初，对中国芦荟( 斑 纹芦荟) 的自然分布、植物学特性、生态环境、栽培繁殖技术、化学组成、有效 成分、产品加工工艺、临床实验、应用等进行了多方面的开发与应用。如上海 农学院筛选出“上农大叶芦荟”适于饮用、美容、药品等；吉林大学酶工程实验 室研究认为芦荟中的超氧化物歧化酶( s o d ) 含量较高，超氧化物歧化酶具有抗 衰老，治疗风湿性关节炎及类风湿性关节炎的功效。该实验室还测知芦荟中含 过氧化氢酶和组合多肽。过氧化氢酶是一种抗衰老酶；组合多肽是优良的化妆 品，其中含有芦荟多肽和芦荟粘蛋白水解物。 芦荟鲜汁中，含有多种活性酶。如：过氧化氢酶、淀粉酶、氧化酶、纤维素 酶、脂肪酶、植物凝血素等素能附在人体细胞上，激活人体细胞中天然的生长因 子，刺激细胞内部反应，促进细胞生长和分裂，加快受伤组织康复和愈合，增强 淋巴细胞功能。从而提高人体抵抗各种疾病的能力，提高人体抗感染能力。白介 素是8 0 年代发现的，芦荟中含有的一种重要多肽化学物质，其本质也是一种酶， 催化免疫系统的生化过程。在原发性和继发性的免疫低下症例中，都发现白介素 明显减少，补充白介素可促进免疫功能的恢复，增强对多种疾病的抵抗能力，促 进身体康复，因而受到医学界的广泛重视【2 。 1 1 6 维生素 芦荟中含有多种维生素，维生素a 、b 、b 2 、b 6 、b 1 2 、c 、d 2 、d 3 、e 和h 等。维生素和有机金属化合的结合，即医学、药物界所谓的“生物源刺激物 质”，是组织中增强生化过程的化合物。由于芦荟具有稳定剂和湿润剂的作用， 同时还含有维生素b 2 、b 6 、b 1 2 等多种成分，具有良好的护肤作用，对皮疱、 痣、黑斑、雀斑都有良好的治疗效果。 第一章前言 1 2 芦荟的保健功能 1 2 1 杀菌和消炎功效 芦荟的杀菌作用与抗生素的功能相同，并具有抗生素所不具有的特殊功能： 能够清除细菌感染产生的有毒代谢物以及细菌被杀死后菌体留下来的内毒素。 小鼠试验表明，芦荟可抑制人肠杆菌的活性，芦荟水浸液( 1 ：2 ) 在试管中对腹 股沟表皮藓菌、红色表皮藓菌有不同程度的抑制作用。研究发现芦荟中的葸醌 类化合物大多具有杀菌、抑菌、消炎解毒、促进伤口愈合等作用。在各种芦荟 中，中国芦荟的杀菌消毒作用具有一定的广普性，他对大肠杆菌、变形杆菌、 金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、福氏痢疾杆菌都有一定的抑制作用【2 2 1 。 田兵等【2 3 】通过考查芦荟抗菌作用与蒽醌化合物的关系，得出芦荟苷的抗菌 活性明显高于芦荟大黄素，芦荟苷为主要抗菌有效成分之一，糖基配体的存在可 显著提高其抗菌活性。 近年来的药理和临床试验表明，芦荟胶具有抗炎、抗紫外线辐射、抗病毒、 提高人体免疫机能及滋养皮肤和毛发等功能，并对肿瘤细胞和艾滋病毒也有抑 制功能2 4 2 7 1 。利用芦荟的抑菌作用，在洗手液中可添加芦荟，也可制作具有抗 菌和抗病毒的外科手套，即在手套成型前，加入含芦荟的溶液，依此技术制成的 手套可保持润滑，可有效地防止细菌、病毒、酵母、真菌于湿润环境中繁殖，即 使在脱水的情况下仍可保持功效。 1 2 2 保健作用 芦荟所含有的芦荟素、芦荟苦素等物质不仅具有多方面医疗保健作用，还有 保湿、消炎、止痒、抗过敏、软化皮肤、防粉刺、抑汗防臭、减轻或消除伤痕等 方面的美容功效。芦荟含有多种能消除超氧化物自由基的成分，如超氧化物歧化 酶、过氧化氢酶等可使皮肤白嫩有弹性，有防皱和延缓衰老的作用，例如：从日 本冲绳县栽培的芦荟叶汁中精制得到分予量2 0 0 万以上的多糖，通过实验确认， 从冲绳产芦荟中分离的多糖具有促进正常人皮肤表皮细胞增殖的作用，并观察到 表皮细胞角质化的现象，在促进来源于真皮的成纤维细胞增殖的同时，这种多糖 还可促进细胞外基质成分胶原、透明质酸生成，上述结果表明，芦荟中的多糖可 使衰退的皮肤活化；芦荟中所含的蒽醌类物质、肉桂酸酯等对紫外线有一定的防 护作用，能防止色素沉淀，保持皮肤白皙。芦荟中的钾、纳、镁等矿物质元素属 于碱性物质，芦荟中的多糖同样带有强碱性，可使机体碱性化，中和机体内的酸 性，并可将体内不必要的脂肪加以分解、排出，因此具有减肥功效。 天津工业大学硕十学位论文 1 2 3 增强机体免疫力 随着生活水平的提高与生活节奏的加快，人们对身体健康保养日益重视， 未病先防是上策，人们开始通过各种途径提高自身的免疫力。研究发现，芦荟 对免疫系统有刺激活性，芦荟多糖尤其是乙酰化甘露多糖通过潜能细胞调节免 疫，从而明显提高人体免疫力，其中芦荟多糖对体内任何病巢都有一定的抵抗 能力。 1 2 4 芦荟的其他功能 芦荟中的芦荟大黄素甙、芦荟宁、芦荟咪酊等有效成分具有增进食欲、健 胃和缓泻的功能。同时芦荟还有抗癌功效，日本著名的医学家添田百枝博士通 过实验发现，芦荟有效成分能阻止癌因子的活动和防止癌细胞扩散，并能杀死 癌细胞和中和外毒素。除上述功能外，芦荟还有强化心脏功能、促进血液循环、 软化已硬化的血管、降低胆固醇、扩张毛细血管及调节内分泌系统等功能，因 而对动脉硬化、高血压、糖尿病等疾病有一定的治疗和预防作用。 葸醌类化合物中的芦荟大黄素、芦荟宁、大黄酚等是致泻的主要成分。林 子洪等【2 8 】通过试验证实，用芦荟汁给小鼠灌胃，可缩短小鼠的便秘粒数和重量， 促进肠蠕动和减少肠壁重吸收水分，且作用温和，起到治疗便秘的作用，张中建 等2 9 1 用库拉索芦荟脱色喷雾干燥粉、决明子、氯化钠配伍，对小鼠进行润肠通 便的药理学研究，发现芦荟制剂中、高剂量组可显著增加墨汁推进率、缩短首 次排便时问，增加6 h 排便量，具有较好的润肠通便功效。 1 3 本论文研究主要内容 本文主要研究解决芦荟葸醌类化合物提取的最佳工艺，同时要解决芦荟葸 醌类化合物的稳定性问题，保证其能够长期的，有效的在纺织品上发挥其功 效。在提取工艺确定上，采用乙醇回流法提取芦荟中葸醌类物质。通过单因素 和正交实验，筛选出乙醇回流法提取芦荟中葸醌类物质的最佳提取工艺。采用 微胶囊包裹的方法解决芦荟葸醌类化合物的稳定性问题，同时研究了各种条件 对微胶囊制备的影响，确定了微胶囊制备的最佳条件，计算微胶囊的包埋率， 测试了芦荟微胶囊的一些性能如：抗菌，抗紫外等。同时通过红外吸收曲线确 定芦荟葸醌类化合物的内部结构，研究芦荟蒽醌类化合物具有各种性能的原 因。测试了芦荟微胶囊整理的纺织品抗菌，抗紫外等应用性能。 第二章理论 第二章理论 2 1 芦荟蒽醌和多糖的结构 2 1 1 蒽醌类物质结构 芦荟属植物葸醌类化合物，从中分离获得6 种葸醌类化合物，分别为：芦荟大 黄素、大黄素甲醚、大黄酚、大黄素、大黄酸、二羟基葸酮甲基丙酸酯。其中， 化合物丙酸酯分子中葸醌3 位上的取代基团相对于常见的o h ，o c h 3 ， c h 3 ，c h 2 0 h 等取代基是非常罕见f 3 0 1 。如图2 1 所示。 r r o a ：r l = c h 2 0 h ，r 2 = h b ：r l = c h 3 ，r 2 = o c h sc ：r l = c h 3 ，l k = h d ：r 1 = c h 3 ， r 2 = o h e ：r i = c o o h ，l b = h 图2 1 芦荟蒽醌类化合物结构 葸醌类化合物在植物中可游离存在，也可与糖结合成葸苷。游离的葸醌类 极性小一般可溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙醚、苯、氯仿等有机溶剂，微溶或 不溶于水与糖结合成苷后极性增大，易溶于甲醇、乙醇，在热水中也可溶解，但 在冷水中溶解度较低，几乎不溶于苯、乙醚、氯仿等非极性溶剂中。游离蒽醌与 结合葸醌因都含酚羟基，具一定酸性，能与不同的碱形成类盐物，在碱性溶液中 比在中性的有机溶媒中溶解度大得多。葸醌类分子中无酚羟基者，多近乎无色， 随着酚羟基等助色团的引入表现有一定的颜色，引入的助色团越多，则颜色越 深，有黄、橙、棕红、紫红等。葸醌类往往结合成苷而存在于植物中，多数难 以得到良好的结晶。 2 1 2 芦荟多糖的结构 糖类是芦荟叶凝胶部分除去水分以外的主要成分，芦荟凝胶干燥后所得的 固形物中大约一半以上是糖类，经色谱和波普分析确定，其中组成之一是由线 性p 一( 1 ，4 ) 一d 一甘露糖基单元连接而成的聚合物，聚合物中任意地分布着 通过氧原子而与其连接的乙酰基团，且该聚合物与蛋白结合形成糖蛋白【3 。现 在比较流行的对芦荟多糖的具体结构的分析，源自美国m c a n a l l e y ( 卡林顿实验 天津t 业大学硕士学位论文 室) 。他们命名部分纯化的芦荟多糖为“a c e m a n n a n ”。 a c e m a n n a n ”是一种取自 芦荟凝胶经纯化所得的白色非晶体粉末。通过元素分析，红外光谱，核磁共振， 质谱和乙酰基官能团分析等，得到其化学结构如下： o a c ： 2 - 争d - m a n p - ( 1 - 4 ) - p d - m a n p 一( 1 4 ) - p - d - m a n p - 63 - 6 ： 2o a c - d - d - g a l p - ( 1 - 4 ) - i - d - g a i p - ( 1 - 4 ) - - 2 2 芦荟蒽醌和多糖类化合物提取方法概述 2 2 1 芦荟蒽醌化合物提取方法 目前，考虑到芦荟中的葸醌类物质易溶于甲醇、乙醇等极性较大的溶剂中， 葸醌类化合物的提取方法主要采用溶剂提取【3 2 】。常见的有浸渍、渗漉、连续回 流提取等溶剂提取法。所采用的溶剂主要为乙醇，这是因为采用乙醇为溶剂主 要有以下优点：提取时间较短，溶出物质的杂质少； 原料用量少，且大部分可以再回收利用； 提取液不易变质； 价廉，毒性小，来源方便，操作简便。 ( 1 ) 浸渍法 碎片且稍有过量为准，加以震荡或搅拌，静置一日以上，过滤，残渣再加 乙醇溶剂，如此反复二、三次浸渍时间可缩短。最后将提取液合并，浓缩后用 作提取物。本方法不需要加热但可在必要的时候温热，但提取时间较长，效率 不高。 ( 2 ) 渗漉法 将芦荟叶片切成适当大小的碎片，用乙醇润湿膨胀后装入渗漉筒中，随后 不断的添加新溶剂。浸出成分后，自渗漉筒下口处收集提取液。本方法因为随 时都保持相当的浓度差，所以提取的效率较高，浸出的液体澄清，但溶剂消耗 量大，需要时间长。 ( 3 ) 回流提取法 将芦荟叶片应用万能搅碎机搅碎，过滤，得芦荟原汁，按一定比例加入乙 醇，用旋转蒸发器提取。此方法时间短，效率高，但影响因素不好控制，易发 第二章理论 生有效成分分解。 本实验采用乙醇为提取剂，回流法浸提芦荟中的葸醌类物质，并优化提取工 艺。 2 2 2 芦荟多糖化合物提取方法 芦荟多糖提取的基本方法有水提醇沉法、酶解醇沉法、酸解醇沉澍3 3 】。 水提醇沉法：芦荟叶洗净_ 粉碎匀浆( 按比例加入蒸馏水) _ 恒温水浴 浸提_ 抽滤_ 滤液常压浓缩( 浓缩液中加h c i 调p h 为3 o 3 5 以除去二价钙离 子) _ 浓缩液加乙醇沉淀多糖_ 静置l2 h 一离心分离_ 沉淀物加水溶解_ 冷冻干 燥_ 得到粗多糖【3 1 。 酶解醇沉法：取中华芦荟鲜叶_ 去皮一切成块状放入组织捣碎机内绞碎 3m i n 一纱布过滤( 保留滤液) _ 定量量取滤液_ 加纤维素酶( 1 2 r a g l ) - - - , 室温消 化i h _ 9 0 水浴加热3 0 m i n _ 抽滤( 得滤液) 一加活性炭( 1 m g m 1 ) - - 搅拌吸附 l 抽滤_ 得滤液透析2 0 h 一于透析液中加无水乙醇( 使其乙醇终浓度为8 0 ) _ 沉淀1 2 h _ 放于离心机中( 4 0 0 0r m i n ) 离一t 二, 3 0 m i n - 取沉淀物溶于蒸馏水中配 成溶液_ 过滤_ 摇匀_ 定容至2 0 0 m l - - 得中华芦荟粗多糖溶液。 酸解醇沉法：取中华芦荟鲜叶_ 去皮_ 切成块状放入组织捣碎机内绞碎 3 m i n 一纱布过滤一保留滤液定量量取滤液_ 加活性炭( i m g m l ) - - , , 搅拌吸附 l h _ 滤液加2 硫酸_ 回流2 h - + b a ( o h ) 2 沉淀多余硫酸一得滤液透析2 0 h ，洗涤- 于透析液中加无水乙醇( 使其乙醇终浓度为8 0 ，沉淀1 2 h 后) _ 于离心机中离心 ( 4 0 0 0 r m i n ) 3 0 m i n - - , 取沉淀物溶于蒸馏水中配成溶液一过滤一摇匀_ 定容至 2 0 0 m l - - , 得中华芦荟粗多糖溶液。 2 3 微胶囊概述 微胶囊技术是一种保护技术，采用成膜材料将一些具有反应活性、敏感性 或挥发性的液体或固体包封形成微小粒子，微小粒子的粒径在纳米、微米，甚 至毫米范围，不同粒径大小的微小粒子分别称为纳米粒或纳米微胶囊、微胶囊、 微粒以及微球等。成膜材料一般称为壁材，壁材可以是天然物，也可以是合成 物。被包封的材料称为芯材，也称为囊芯。由于微胶囊技术将芯材与周围环境 隔开，避免了光、氧气、温度、p h 等的影响，也避免了由于不同组分间相互作 用而产生化学反应，失去其特有的性质而导致产品的品质劣变，保护了芯材【3 。 广义地说，微胶囊具有改善和提高物质外观及其性能的能力。更确切的讲， 微胶囊能够贮存微细状态的物质，并在需要时释放该物质。微胶囊之所以被广 泛的应用于工业品，是由于通过对物质微胶囊化可以实现许多目的：可改善被 天津工业大学硕士学位论文 包囊物质的物理性质( 颜色、外观、表面密度、溶解性) ；提高物质的稳定性， 使物质免受环境的影响，改善被包囊物质的反应活性、耐久性( 延长挥发性物 质的贮存时间) 、压敏性、热敏性和光敏性；减少有毒物质对环境造成的不利影 响；使药物具有靶向功能；屏蔽气味；降低物质毒性；根据需要持续释放物质 进入外界环境；将不相容的化合物隔离等。 微胶囊技术的最大特点是具有靶向性和控释性，即根据需要在恰当的时间 和恰当的位置以一定的速率进行释放，如微胶囊化的风味物直到食用时才释放 出来，不仅增加了口味，而且减少了在烘焙时挥发性风味的损失，可以大大的 减少风味物的使用量，降低成本，提高了附加值。有的囊壁具有透过性或半透 过性，选择高分子材料的种类或调节其壁膜厚度都可控制芯材的释放速度，当 壁膜因受外力导致破碎时，此时芯材一次性完全释放出来。 微胶囊颗粒的大小和形状，根据具体的制备工艺不同而在很大范围内变动。 如制备的微胶囊粒子大小可在2 - - 一2 0 0 0 9 m ，壳材的厚度也在0 2 1 9 m 不等，芯材在 微胶囊总质量中所占的比例也在2 0 9 5 范围内变化。随着技术的进步，微胶 囊粒子的形态也是多种多样的，多为球形，但也有的是菱形、扁豆、谷粒及无定 形颗粒等形状。芯材可以由一种或多种物质组成，有单核、多核，也有复合微胶 囊；壳材有单层和多层的。 2 3 1 微胶囊的应用 自从1 9 5 4 年第一个微胶囊化产品无碳复写纸被开发以来，微胶囊化技术作为 一种具有优秀性能的商品化手段被广泛利用。尤其是在食品、涂料和颜料、纺织 染整、医药、生物医学、农药、日用化学品、高分子材料助剂、胶粘剂、等领域 应用最广【2 2 。 ( 1 ) 在食品领域 食品工业中使用的越来越多的食品配料、食品添加剂以及具有生物活性功能 的物质都是通过微胶囊技术加以包埋和加以保护才能达到性能稳定的目的，可避 免在食品加工过程中由于食品组份之间相互作用产生化学反应，造成食品产品质 量劣变。通过微胶囊化，也可使食品配料、食品添加剂根据需求在恰当的时候和 恰当的位置进行释放。 ( 2 ) 在医药领域 药物种类日益繁多，但原有的制剂技术有时无法满足临床要求，因此不断 有新技术。药物微胶囊技术发展经了3 个阶段：第一阶段在2 0 世纪7 0 年代， 药物颗粒粒径在5 9 m - - - 2 m m ；第二阶段在2 0 世纪8 0 年代，有l l o g m 的微粒 和1 0 1 0 0 0 n m 的纳米粒，有的纳米粒可以借助细胞吞噬作用而将药物带入细 胞内；第三阶段是2 0 世纪9 0 年代后，生产的具有靶向功能的微粒，将这些微 第二章理论 粒引入体内特定部位使其被吸收而发挥药效。微胶囊作为一种理想的缓释控释、 靶向剂型，在医药领域的应用日渐广泛，已有3 0 多类药物如抗肿瘤药、抗菌药、 心血管药物、激素类药物等采用了微胶囊技术，大大提高了药物的生物利用率， 减少了药物用量，减少了毒副作用，提高了病患者的治疗效率和生活质量。在 增加药物的稳定性方面，一些受温度和p h 影响较大的药物应当以聚合物为包 衣。d o n g cj 等首先使用一种简单的水化方法制备了阿斯匹林( a s a ) 多层脂质 体，然后再使用复合凝聚法制备阿斯匹林脂质体。微囊化的脂质体，不仅改善 了药物在生理环境巾的稳定性，而且使药物具有缓释作用。 ( 3 ) 在化妆品领域 目前，在新型化妆品中占主导地位的传导系统是微粒、纳米粒、纳米乳和脂 质体。对于应用在创新产品中的活性配料，纳米技术尤其重要。与传统化妆品配 方相比较，将这些新技术应用于化妆品有明显的优点：增强渗透性和改善有效性； 实现可控性释放：将有配伍禁忌的配料分离和稳定活性配料；延长保质期和降低 活性的损失。在目前的化妆品中，有许多化妆品的添加剂用微胶囊包覆，使化妆 品的性能更加优越。 ( 4 ) 在纺织品领域 微胶囊技术在纺织工业中应用广泛，主要利用微胶囊产品的3 个性能：缓 释性能，芯材通过囊壁逐步渗透发挥，延长作用时间；发泡性能，采用低沸点 溶剂作为芯材并以具有一定塑性的聚合物为壁材，所制备的微胶囊处于一定的温 度下的时候，芯材溶剂汽化，壁材被膨胀完成一个气泡，便可以达到发泡的目的， 这种性能主要应用在发泡印花上；隔离性能，一些具有光敏、热敏或生物性的 材料作为芯材被包埋后，在需要释放的时候，利用光、热、压力以及化学、生物 作用等手段破坏壁材即可释放出芯材。此外，微胶囊技术还可以将某些芯材结合 到纺织材料上。 目前，微胶囊技术在纺织品领域的应用已取得了很大进展，主要包括纺织材 料( 如纤维改性) 、染色、印花、整理、相变材料等。利用微胶囊包覆示温材料， 可采用印刷或涂层方法应用于任何需要指示温度的位置，直观醒目，而且具有一 般温度计及仪器无法满足的优越性。 随着人们对微胶囊在纺织工业中应用认识的不断加深，微胶囊技术越来越多 的被应用到后整理中，微胶囊技术在纺织工业中的应用具有巨大的潜力。 2 3 2 微胶囊的制备 利用天然的或合成的高分子包囊材料，将芦荟提取物囊核包覆，形成微型胶 囊，通过微胶囊缓释技术，使芦荟的保健功能缓慢持久地发挥出来，以保证纺织 物功能的长效性1 3 4 1 。 天津_ t 业大学硕士学位论文 2 3 2 1 壁材的选择 微胶囊肇材的选择对于芦荟葸醌微胶囊的性能影响起到决定性作用。选择 微胶囊壳材的出发点是要考虑被包裹物质的性质，微胶囊产品的应用性能要求， 聚合物对于被包裹物质以及对于周围介质的溶解能力，聚合物的弹性、韧性、 渗透性、熔点及玻璃化温度、溶解性及单体的性质等【3 5 1 。针对不同的应用，对 于微胶囊壳材有不同的要求。微胶囊壳材的选择原则有： 最终微胶囊产品的实用性； 微胶囊壳材的溶解性( 与芯材不相溶，在溶剂中可溶) ； 壳材具有良好的化学、物理性质，可以通过合适的微胶囊技术在芯材周围成 膜； 形成的囊壁化学组成和外观情况要能适合在溶剂中分散； 壳材一定不能与芯材发生反应，破坏芯材的功效； 形成微胶囊的壳材必须能固化，且具有一定的强度； 壳材的价格也是选择包囊材料所需考虑的因素。 目前，许多无机复合材料和有机高分子材料均可用做壳材，以高分子材料 居多，主要可分为天然高分子材料、半合成高分子材料和合成高分子材料。 ( 1 ) 天然高分子材料 可以用于微胶囊囊壳材料的天然高分子材料主要是蛋白质类和植物胶类， 其中主要包括明胶、阿拉伯胶、琼脂、琼脂糖、麦芽糊精、脂肪类、海藻酸钠、 海藻酸钙、虫胶、羟乙基淀粉、羟甲基淀粉、蛋白类等。这些高分子材料无毒、 成膜性好、致密性好，但力学性能较差。 ( 2 ) 半合成高分子材料 半合成高分子材料主要是纤维素衍生物，如羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、 醋酸羟丙基纤维素琥珀酸酯、甲基纤维素、乙基纤维素等。其特点是毒性小、 粘度大、成盐后溶解度增大。 例如在制备维生素c 微胶囊时就是采用乙基纤维素作为壁材。具体工艺为： 0 5 9 乙基纤维素，l g 聚乙烯以及2 5 9 环己烷加入装有搅拌装置的密闭容器内， 在适当的搅拌速率下加热，于8 0 时停止加热，加入维生素c ，边搅拌边将物 料冷却到3 5 ，停止搅拌后静置，待芯材包裹和沉淀后，倒出上层清液，沉淀 倒出晾干，即得到维生素c 微胶囊。 ( 3 ) 合成高分子材料 用于微胶囊壳材的合成高分子材料主要有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚 丁二烯、聚异戊二烯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚、聚酯、聚酰胺、 聚脲、聚氨酯、环氧树脂等。这类材料具有较好的成膜性、化学稳定性以及力 第章理论 学性能。 聚氨酯 聚氨酯是由多元异氰酸酯和多元羟端基化合物通过逐步加成聚合而得的。由 于反应中没有小分子副产物析出，故高聚物的化学组成与单体的化学组成相同。 通常选用2 ，4 - 甲苯二异氰酸酯( t d i ) 和聚乙二醇( p e g ) 为原料，在第一步预聚期的 制备中，控制合适的摩尔比，生成端基为异氰酸酯基的低聚物。在第二步微胶囊 的制备中，加入扩链剂，扩链剂的羟基同