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普鲁兰多糖在空心胶囊中的应用

该胶囊是以蔗糖、葡萄糖、淀粉水解物等糖质原料,采用微生物发酵及生化提取过程,制作出来的普鲁兰多糖胶囊。具有绝佳的氧气隔绝性能,且适用性广、热稳定性好,无交联反应风险、稳定性高。适用于胶囊生产企业,可技术入股,技术转让,及其他合作。

#生物医药
中试

技术详情

胶囊原料多年来采用动物明胶制造。而动物原料胶囊的缺点是稳定性差、储存环境要求高、在口蹄疫和疯牛病发生时人们心理上不易接受动物源的胶囊、不能进入伊斯兰国家等。许多国家对胶囊的质量和安全性指标十分重视,在进口胶囊制剂时对胶囊的相关指标检测极为严格。

我国是制剂出口大国,但是每年都有一些药品和保健食品因为胶囊安全指标达不到进口国的要求而失去出口机会。普鲁兰多糖胶囊可以克服以上缺点。

该胶囊的原料来源于微生物,是非动物源高分子材料

普鲁兰多糖是由出芽孢梗霉(Aureobacidium pullulans)产生的胞外多糖,生产原料主要是蔗糖、葡萄糖、淀粉水解物等糖质原料,生产过程为微生物发酵过程及生化提取过程。是一种非动物源性大分子多糖。由于获得国际穆斯林、犹太教和素食协会的认可,普鲁兰多糖胶囊成为国内药品和保健品出口的绿色通道。

而明胶是动物(牛、马、猪、鱼、驴)的皮、骨、腱、鳞等含胶原蛋白的组织,经过一系列化学处理以后部分水解的降解生成的非均匀多肽混合物。缺点是稳定性差、储存环境要求高、在口蹄疫和疯牛病发生时人们心理上不易接受动物源的胶囊、不能进入伊斯兰国家等。

该胶囊具有绝佳的氧气隔绝性能

普鲁兰多糖的氧气透过率(25℃,1atm,24h(ml/m2))为0.5,为明胶的千分之一。对于易吸潮的中药、保健品、亲水性药物来说,具有得天独厚的优势。

该胶囊适用性广、无交联反应风险、稳定性高

普鲁兰多糖是天然的水溶多聚糖,通过玉米发酵而成,被作为食品、药品和消费品的添加剂而广泛使用,是一种可溶性纤维来源,无明胶中氨基酸的交联反应风险(交联后易导致崩解或溶出降低),释药速度相对较稳定,个体差异较小。

该胶囊贮存条件方面,本产品在低湿度环境中几乎不脆碎,高温下囊壳性状依然稳定

贮存条件方面,据测试,普鲁兰多糖植物胶囊在低湿度环境中几乎不脆碎,高温下囊壳性状依然稳定。明胶胶囊则易在高温和低湿条件下失水硬化或脆碎,对贮存环境的温度、湿度和包装材料依赖性强。对于温差大、交通运输和零售终端存储条件不一的状况,普鲁兰多糖胶囊无疑为一些药厂和保健品企业提供了解决方案。

该胶囊生产工艺和指标达到了国内领先、国际先进水平,且整套工艺全部成熟

我们利用本单位保存的一株出芽短梗霉菌株进行了自选课题“普鲁兰多糖的发酵小试研究”实验室开发研究工作,经专家评议,发酵单位达到80g/L,达到了国内最高水平。发酵得到的普鲁兰多糖产品,经检测,与日本同类产品相比(PF20产品分子量(Mn=135441,Mw=391456,Mp=289217)),我们的产品分子量(Mn=321418,Mw=621972,Mp=545607),较日本平均大1倍,适合制作新材料,价值更高。

经过近15年的研究和开发,目前,本项目从菌种筛选、发酵工艺、提取工艺、空心胶囊制备工艺等全部成熟。与国外竞争对手相比,产品质量显著提高,且具有明显的成本优势。

效果指标

本技术已进入生试阶段,可以量产

普鲁兰多糖的性质介绍及其他应用

普鲁兰多糖(Pullulan)中文亦译为茁霉多糖、出芽短梗孢糖、普聚多糖或普鲁兰糖。它是出芽孢梗霉(Aureobacidium pullulans)产生的胞外多糖,以α-1,6-糖苷键结合麦芽糖构成同型多糖为主,即葡萄糖按α-1,4-糖苷键结合成麦芽三糖,两端再以α-1,6-糖苷键同另外的麦芽三糖结合,如此反复连接而成高分子多糖。α-1,4-糖苷键同α-1,6-糖苷键的比例为2:1,聚合度(D.P)为100-5000。分子量4.8×104-2.2×106(日本商品普鲁兰糖平均分子量2×105,大约由480个麦芽三糖组成)。

普鲁兰多糖在农产品、海产品保鲜、食品加工业、环保领域、包装行业、医药、石油等方面应用前景广阔。

(一)普鲁兰多糖结构式

由于所用菌株的不同,普鲁兰多糖链中的麦芽三糖单位偶而也会被极少量麦芽四糖 、麦芽糖或葡萄糖残基所取代,个别情况下也出现支链结构。

普鲁兰多糖的分子量一般在5.0×104~5.0×106do1.之间;其分子量大小受培养条件的影响较大,控制发酵条件可固定其分子量于一定的范围。

(二)普鲁兰多糖的性质

普鲁兰多糖是无色、无味、无臭的高分子物质,性质可以表现于以下几个方面:

1、化学性质

普鲁兰多糖完全酸水解的产物全部是葡萄糖分子,部分酸水解则因水解条件之不同而产生各种寡聚糖。在高碘酸氧化作用下的主要产物是甲酸。在碘液中不显色、茚三酮反应阴性,但在斐林试剂中出现兰色沉淀。完全燃烧后无任何有害气体产生、无残留物,仅释放出CO2和约4Kcal/g的热量。该多糖系中性大分子,羧化后可带负电,氨基化后带正电。

(1)耐热性:粉末状普鲁兰多糖对热的反应与淀粉相同。与其它高分子材料不同,它的炭化不产生有毒的气体;

(2)耐盐性:任何浓度的盐分含量均不影响普鲁兰多糖溶液的粘度。因此,用作食品添加剂时不因食盐的存在而起变化;

(3)耐酸碱性:普鲁兰多糖是中性多糖,其粘度在常温pH3以下水解,则粘度降低,在碱性条件下加热焦化着色。

2、物理性质

(1)溶解性、平衡水份和吸湿性

与其它多糖相比纯化的普鲁兰多糖易溶于水,并形成无色、粘稠而富有粘结性的水溶液。它不溶于乙醇、氯仿等有机溶剂中。羧基化可增加其水溶性,部分酯化或醚化则降低其水溶性,完全酯化或醚化使其不溶于水,该多糖粉或其相应产品在相对湿度低于70%的条件下,其平衡水份为10-15%,此时它即不吸湿又不粘结。

(2)粘度特性

普鲁兰多糖的粘度与其分子量的大小和溶液浓度有密切的关系,和其它多糖相比其粘度相当低,分子量高达20万do1.的普鲁兰多糖其粘度大大低于黄原胶和藻朊酸盐,分子量1万do1.的普鲁兰多糖与阿拉伯胶的粘度接近。1.5%溶液粘度是黄原胶的1/1000。随着普鲁兰多糖溶液浓度的增高,其溶液呈现从牛顿流体变为非牛顿流体的流变学特性,并且其粘度随切变速度的提高而降低,此特点能有效地改进食品的组织或咀嚼性。

与其它多糖不同,在pH4.0~6.0条件下,普鲁兰多糖粘度的热稳定性极强,30万do1.分子量的该多糖溶液、90℃加热1小时,粘度仅下降10%,但分子量6~10万dol.的产品其粘度下降较大。当pH低于3.0时,因该多糖被部分水解而使粘度有所下降。

除Ti和B等特殊元素的存在能增加普鲁兰多糖粘度外,一般金属离子对其粘度影响不大,尤其是NaCI几乎没有任何影响,故该多糖在食品中应用其粘度不发生变化。

(3)粘着特性

普鲁兰多糖的粘度虽然很低,但其粘结性却极强。普鲁兰水溶液对木材、纸张、纤维、食品、玻璃、金属、混凝土等具有极强的粘接能力。分子量为15万do1.的普鲁兰多糖与木材胶合在一起时的粘结强度的为70kg/cm2。分别比玉米淀粉、氧化淀粉、水泥、和醛酚树脂等粘合剂高1.8、2.5、6和2.5倍。经乙二醛处理的普鲁兰多糖其粘结强度增大且不溶于水。Al(OH)3可增加其粘结度,当Al(OH)3的比例超过40%时,其粘结强度超过聚乙烯醇(PVA)。

(4)成膜性、可塑性和可纺性

普鲁兰多糖粉末加适量水、入模、加热、加压便可形成薄膜或纤维。成品无色透明,其光泽度、硬度、强度和韧性等方面均与聚苯乙烯树脂加工品相似,但其弹性大、着染性好,而且颜料的填加并不影响其强度。

将5%~10%的普鲁兰多糖液浇铸在金属板或滚筒上,干燥后即可形成仅0.01mm 厚的薄膜;该膜无色透明、有光泽,坚韧而富有弹性,对氧气和氮气有不渗透性和抗油脂等优良特性。利用酯化或醚化的普鲁兰多糖可制成水不溶性的薄膜,用氢化或氰乙酰化的普鲁兰多糖可制成抗热性薄膜,而在普鲁兰多糖中参入少量增塑剂(如山梨醇、甘油等)则可增加膜的柔软度,还可制成自然降解的生物塑料。

选择适当分子量的普鲁兰多糖可延伸成细丝,该丝有绢状的光泽,其强度类似尼龙。普鲁兰多糖具有透明、硬度强、耐油、可热封、可食、表面摩擦系数小,弹性强,但延伸率低等特点。普鲁兰多糖可直接制成薄膜,或在物体表面涂抹或喷雾涂层均可成为紧贴物体的薄膜,薄膜的最特殊的性质是比其它高分子薄膜的透气性能低,氧、氮、二氧化碳等几乎完全不能通过。薄膜还具有较大的透湿性。5%的普鲁兰多糖和5%的甘油形成的膜具有较高的阻气性和拉伸强度。

3、生化性质

(1)酶学性质

普鲁兰多糖可被(1-6)-a—D普鲁兰多糖酶和(1—4)-a—D普鲁兰多糖酶所水解,前者的完全水解产物主要是麦芽三糖,而后者完全水解的产物则是异-6-a葡萄糖基麦芽糖(isopanose)。由于水中和土壤中的一些细菌中含有这些酶类,故能降解该多糖。人体内的消化酶仅能打开a—l,4糖苷键,而普鲁兰多糖中含有30%左右的a—l,6糖苷键,因此人体内消化酶对其的消化作用极慢,从而也使普鲁兰多糖成为人类一种理想的低发热量营养食品。

(2)血清学特性

与葡聚糖不同,普鲁兰多糖仅能使一小部分人抗葡聚糖血清(176D一3)产生沉淀,其主要原因是葡聚糖系a-1.6-糖苷键连接的长链,而普鲁兰多糖则仅含30%左右的a—1.6一糖苷键。当普鲁兰多糖与I型肺炎球菌进行交叉反应时,比葡聚糖产生更多的沉淀。

(3)毒性

普鲁兰多糖具有无毒性和安全性,无论是急性、亚急性和慢性、变异源性试验都表明,普鲁兰多糖不引起任何生物学毒性和异常状态,用于食品和医药工业安全可靠。

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