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辛烯基琥珀酸淀粉酯是淀粉与辛烯基琥珀酸酐(OSA)反应制得的一种酯化变性淀粉。其具有优良的乳化性能,在作为微胶囊壁材方面获得较好的应用。此外,由于辛烯基琥珀酸淀粉酯具有适宜的粘度和疏水性等性质,使其还被应用于食品、造纸和纺织等行业。但是,目前无论是商品化的产品,还是有关的科学研究基本都集中在低取代度的辛烯基琥珀酸淀粉酯(取代度大多约为0.02,少数接近0.1),高取代度(DS>0.1)的辛烯基琥珀酸淀粉酯的相关性质还未得以充分认知和应用。本论文针对这一现状,开展高取代度辛烯基琥珀酸淀粉酯的制备、性质及应用方面的研究。
本论文研究了以玉米淀粉为原料制备高取代度辛烯基琥珀酸淀粉酯的制备工艺,并对不同取代度辛烯基琥珀酸淀粉酯的性质进行了表征;通过酸水解法制备了取代度为0.19的低粘度辛烯基琥珀酸淀粉酯,考察了酸水解程度对产物乳化性能及乳化稳定性的影响,并和市购的辛烯基琥珀酸淀粉酯分别作为壁材进行了玉米油微胶囊包埋性能的对比研究;以5-氨基水杨酸为模型药物,用高取代度的辛烯基琥珀酸淀粉酯作为载体材料进行了片剂剂型的构建,通过体外模拟人体消化道释放试验,考察其结肠靶向性能和释放性能。主要研究结果如下:
对影响制备终产物取代度的因素进行研究,包括OSA与淀粉质量比、反应时间、反应温度。结果表明,影响辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度的因素主次顺序为:OSA与淀粉质量比>反应温度>反应时间。制备最高取代度辛烯基琥珀酸淀粉酯的优化条件为:辛烯基琥珀酸酐与淀粉质量比为4.6:1,反应温度为97℃,反应时间为2.7h,所制得产物的取代度为1.37。
红外光谱分析显示,在1723cm-1处出现由酯类物质的C=O伸缩振动产生的吸收峰,在1572cm-1处出现由C=C对称伸缩振动产生的吸收峰,表明淀粉与辛烯基琥珀酸酐发生反应后在淀粉分子中引入了酯基。扫描电镜、偏光显微及X-射线衍射分析结果表明,经过酯化反应,淀粉颗粒原有形貌基本不存在,结晶结构也受到破坏,并由A型转变为V型。新基团的引入,极大地提高了淀粉的抗消化性能,随取代度的增加抗消化淀粉含量不断增大,最高接近100%;此外,辛烯基琥珀酸淀粉酯的HLB值随取代度的增加而逐渐减小,表明其亲水性逐渐减弱。
选择取代度为0.19的辛烯基琥珀酸淀粉酯进行了其在微胶囊壁材方面的应用研究。经酸水解后,辛烯基琥珀酸淀粉酯的糊粘度大大降低,并与温度成反相关关系,不存在剪切稀化现象,且具有良好的乳化能力和乳化稳定性。研究了几种典型食品组分对高取代度辛烯基琥珀酸淀粉酯乳化性能的影响,结果表明蔗糖会增加其乳化稳定性,而NaCl和柠檬酸则反之。以相同粘度的取代度为0.19的辛烯基琥珀酸淀粉酯和市售的辛烯基琥珀酸淀粉酯分别作为壁材制备微胶囊,前者在微胶囊化产率和微胶囊化效率方面均优于后者。
考察了取代度、粘合剂用量和片重对以辛烯基琥珀酸淀粉酯为载体材料制备的片剂在体外模拟人体消化道的靶向性能和释放性能的影响。结果表明:粘合剂通过促进凝胶的形成而延缓药物的释放;片重越大,片剂越紧密,其结肠靶向性越好,但释药速度越慢。取代度为0.61的辛烯基琥珀酸淀粉酯具有良好的结肠靶向性能和释放性能,可望作为口服结肠靶向控释给药系统的新型载体材料。