專利名稱：季胺型魔芋葡甘聚糖加合物及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子化合物，更具體地說，它涉及一種季胺型魔芋葡甘聚糖加合物；本發(fā)明還涉及上述加合物的制備方法和在藥物中的用途。
背景技術(shù)：
魔芋葡甘聚糖是魔芋精粉的精制產(chǎn)物。魔芋精粉是由魔芋塊根經(jīng)物理方法加工獲得的。魔芋葡甘聚糖是繼淀粉、木質(zhì)素、半纖維素和纖維素之后，一種較為豐富的可再生天然高分子化合物。它是主鏈由D-甘露糖和D-葡萄糖以β_1，4糖苷鍵連結(jié)的雜多糖，因此具有與纖維素相似的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。與纖維素的差別在于，其主鏈上大約每32個糖殘基的甘露糖的C3位上，存在著以β _1，3糖苷鍵結(jié)合的由幾個糖殘基組成的支鏈結(jié)構(gòu)，并且某些糖殘基上有乙酰基團。魔芋葡甘聚糖同淀粉及纖維素的這種差別造成魔芋葡甘聚糖的強烈吸水能力和水溶性。其持水性能特別優(yōu)越，吸水膨脹后的重量達自身重量的80 100倍，大大超過目前已知的任何一種可溶性膳食纖維的吸水量。用黏度法測得的魔芋葡甘聚糖的平均分子量約為7Χ IO6 8Χ 106kD，光散射法測得魔芋葡甘聚糖的重均分子量為8Χ IO5 2. 619X106kD。從營養(yǎng)角度看，魔芋葡甘聚糖是一種可溶性膳食纖維的食品。大量的科學研究和醫(yī)學實踐證明，魔芋葡甘聚糖添加到人類飲食中具有很好的保健作用。長期食用魔芋葡甘聚糖及其制品能夠促進腸道蠕動治療便秘、降低血脂、治療肥胖和二型糖尿病。魔芋葡甘聚糖的分子鏈上含有的羥基，其伯羥基、仲羥基皆可以成為接枝位點，可與丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等單體進行接枝共聚反應(yīng)，形成接枝共聚魔芋葡甘聚糖加合物。目前，也有許多相關(guān)的研究在進行。馬輝文等人2007年申請的200710074119. 3號中國發(fā)明專利揭示了將多聚賴氨酸和多聚精氨酸接枝到魔芋葡甘聚糖分子鏈上的方法。此發(fā)明人稱該接枝產(chǎn)品具有減肥和降膽固醇作用。本發(fā)明的發(fā)明人通過動物實驗證明，200710074119. 3號中國發(fā)明專利揭示這種保健品在體外具有吸附膽汁酸的作用，在體內(nèi)只有減肥作用。降膽固醇的作用卻因為接枝在魔芋葡甘聚糖分子鏈上的多聚賴氨酸和多聚精氨酸被動物腸道中的蛋白質(zhì)消化酶消化而失去。本發(fā)明揭示的季胺型魔芋葡甘聚糖加合物是另外一類利用接枝共聚和季胺化等化學修飾方法產(chǎn)生的改性魔芋葡甘聚糖。本發(fā)明的發(fā)明者的研究工作表明，這類季胺型魔芋葡甘聚糖加合物在動物腸道中吸附膽汁中的膽汁酸后形成的季胺型魔芋葡甘聚糖-膽汁酸復合物會隨糞便完全排出體外。由此造成膽汁酸不能再被腸道吸收返回到肝臟，從而破壞了膽汁酸的肝腸循環(huán)，迫使肝臟將血液中的膽固醇轉(zhuǎn)變成膽汁酸。這表明本發(fā)明揭示的季胺型魔芋葡甘聚糖加合物具有降低血液中膽固醇的作用。由于膽汁酸是腸道吸收脂肪類營養(yǎng)物質(zhì)(包括膽固醇)所必需的乳化劑，因此，季胺型魔芋葡甘聚糖加合物也具有降低血脂的減肥作用。人血液內(nèi)的膽固醇主要以低密度脂蛋白(LDL)的形式存在，占膽固醇總含量的60%左右。低密度脂蛋白會在患高膽固醇血癥病人的血管內(nèi)壁上堆積形成斑塊。此種狀況輕者引起高血壓，重者造成血管堵塞，誘發(fā)血栓形成，進而引發(fā)腦中風和心肌梗塞。 由此可以看出，本發(fā)明揭示的季胺型魔芋葡甘聚糖加合物還可能具有預(yù)防人類心腦血管疾病的保健功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種魔芋葡甘聚糖加合物的制備方法。本發(fā)明的另一個目的是提供測定上述魔芋葡甘聚糖加合物吸附膽汁酸類化合物的能力和降低動物血液中膽固醇和脂肪含量等保健功能的測定方法。本發(fā)明將魔芋葡甘聚糖轉(zhuǎn)變成季胺型魔芋葡甘聚糖加合物的制備過程，由三個化學修飾過程組成。首先，設(shè)法促使魔芋葡甘聚糖鏈上的羥基具有較強的反應(yīng)性；接著，進行將含有二乙胺基或季胺基的化合物連接到活化后的羥基上的接枝過程；最后，利用具有烷基化功能的化合物對接枝在葡甘聚糖鏈上的二乙胺基中的胺基進行烷基化，即，胺基季胺化。水是最常用的能促使多糖分子鏈上的羥基處于高反應(yīng)狀態(tài)的物質(zhì)，因此，季胺型魔芋葡甘聚糖加合物的制備過程的第一步就是將魔芋葡甘聚糖分散于水中。但是，由于魔芋葡甘聚糖具有高吸水性和溶脹性，分散于純水后，會成為不便后續(xù)操作過程的膠狀物。因此，本發(fā)明采用乙醇或其它能與水共混的有機溶劑(例如，甲醇、丙醇和丙酮)的水溶液活化魔芋葡甘聚糖的羥基，以產(chǎn)生非膠體狀魔芋葡甘聚糖。能夠把胺基或季胺基接枝到處于活化狀態(tài)的魔芋葡甘聚糖分子鏈上的化合物的末端應(yīng)該具有能夠與羥基發(fā)生縮合反應(yīng)的環(huán)氧基團。但是，市售的所有含有胺基或季胺基團的化合物的末端卻不帶有環(huán)氧基團，為了將這些含有胺基或季胺基的化合物接枝到處于活化狀態(tài)的魔芋葡甘聚糖分子鏈上，必須使其同末端帶有環(huán)氧基團的化合物聚合。兩者聚合產(chǎn)生一端帶有胺基或季胺基，而另一端帶有環(huán)氧基團的共聚化合物。聚合反應(yīng)時，為了保護具有高反應(yīng)性的環(huán)氧基團和胺基，這兩類化合物的另一端必須帶有反應(yīng)活性較環(huán)氧基和胺基高的烯鍵。例如，甲基丙烯酸二乙胺基乙酯、丙烯酸二乙胺基乙酯、甲基丙烯酸三乙胺基乙酯和甲基丙烯酸三甲胺基乙酯就是市場上常見的一端帶有胺基或季胺基，另一端帶有烯鍵的化合物。丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸-4，5環(huán)氧戊酯就是市場上常見的一端帶有烯鍵，另一端帶有環(huán)氧基團的化合物。可以催化這兩類化合物烯鍵之間的聚合反應(yīng)，形成共聚物的方法有多種。常用的是自由基起始物催化法。自由基起始物是一類在特定條件下裂解產(chǎn)生自由基的化合物。產(chǎn)生的自由基促進具有烯鍵的化合物發(fā)生聚合反應(yīng)。多種物理的和化學的因素能夠促使自由基起始物發(fā)生裂解產(chǎn)生自由基。例如，過氧化物和偶氮化合物在高溫下裂解產(chǎn)生自由基；金屬碘化物、金屬烷烴或偶氮化合物在光照下發(fā)生分解時產(chǎn)生自由基；二價的鐵、鉻、釩和鈷鹽和三價的鈦及一價的銅鹽、過硫酸鹽在發(fā)生氧化還原反應(yīng)時也能釋放出自由基；射線的電離輻射也會誘發(fā)產(chǎn)生自由基；電解作用、等離子體轟擊和超聲波處理都能促使自由基起始物產(chǎn)生自由基。在一些金屬鹵化物(例如，Al、B、Be、Fe (III)、Sb (V)、Sn、Ti、Zr和Zn的鹵化物) 的催化作用下，上述共聚物的環(huán)氧基團和魔芋葡甘聚糖鏈上的羥基發(fā)生醚化反應(yīng)，生成胺基或季胺基魔芋葡甘聚糖加合物。如果僅有含胺基的共聚物接枝到魔芋葡甘聚糖分子鏈上，為了強化此種胺基型魔芋葡甘聚糖加合物對膽汁酸類化合物的吸附作用，需要利用含有2 6個碳原子的烷化劑將接枝在魔芋葡甘聚糖分子鏈上的胺基季胺化。常用的胺基烷化劑是親電子型烷化劑，例如，1，6-二鹵己烷、1，4 二氯丁烷、1，3-二氯-2-丙烷、1，2-二氯_2_丙醇、1-氯丙醇、氯乙酸、甲基氯乙酸、碘化乙烷、甲基氯乙酸、氯乙基二乙胺等。1，6_ 二鹵己烷、1，4 二氯丁烷、1， 3- 二氯-2-丙烷和1，2- 二氯-2-丙醇除了對胺基具有烷基化作用之外，還具有將烷基化的胺基通過羥基交聯(lián)到魔芋葡甘聚糖分子鏈上的其它胺基殘基上的作用。烷基化反應(yīng)常使用 Lewis酸型化合物作催化劑，例如，一些堿金屬或堿土金屬的鹵化物。對魔芋葡甘聚糖進行的接枝共聚和季胺化過程和季胺化程度還受反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)物的濃度和傳質(zhì)傳熱狀況等條件的影響。實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下一種制備季胺型魔芋葡甘聚糖加合物的方法，包括以下步驟1)將每IOg魔芋葡甘聚糖分散在100 150毫升含50wt%醇的水溶液中，得到魔芋葡甘聚糖溶脹懸浮物；2)將15 30mL胺基化試劑，充分混合后，加入到上述魔芋葡甘聚糖溶脹懸浮物中；攪拌5 10分鐘后，再添加15 25mL含有混合催化劑的水溶液，得到胺基化反應(yīng)混合物；所述胺基化試劑是既含有胺基又含有乙烯基團的化合物和既含有環(huán)氧基團又含有乙烯基團的化合物的混合物；所述混合催化劑是過硫酸銨和硫代硫酸鈉的混合物；3)將步驟⑵所述胺基化反應(yīng)混合物置于溫度為15 45°C的水浴中保溫、攪拌 20 30分鐘；4)將水浴溫度提高到80°C 900C，保溫、回流0. 5 1. 5小時后，冷卻、抽濾；幻用4 10倍體積的蒸餾水洗滌抽濾物，以清除殘留在其中的催化劑；6)再用2 4倍體積的有機洗滌劑洗滌抽濾物，以清除未反應(yīng)的胺基化試劑；7)用蒸餾水洗滌抽濾物，以清除殘余在產(chǎn)物中的有機洗滌劑；8)如果上述接枝過程沒有使用含季胺基團的胺基化合物，則將抽濾物轉(zhuǎn)入添加有 50% (V/V)能與水共混的有機溶劑水溶液和胺基烷基化試劑及季胺化催化劑的帶有攪拌器的三頸反應(yīng)瓶中，在75 90°C下攪拌回流過夜以生成胺基之間相互交聯(lián)的季胺型魔芋葡甘聚糖；9)抽濾上述反應(yīng)混合物，用2 6倍體積的蒸餾水洗滌抽濾物，以清除催化劑；接著用2 4倍體積的丙酮洗滌，以清除未反應(yīng)的胺基烷基化試劑；最后用1 3倍體積的蒸餾水清除殘余在產(chǎn)物中的丙酮；10)將產(chǎn)物浸泡于0. 05 0. 1摩爾的鹽酸溶液中5 15分鐘后，采用抽濾的方法用蒸餾水將抽濾物洗滌至中性；11)用無水乙醇脫去抽濾物中的水份后，在溫度設(shè)定為35 55°C的真空干燥器中抽干至恒重得季胺型魔芋葡甘聚糖加合物。按照上述方法制備的魔芋葡甘聚糖加合物具有下述的結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1. 一種季胺型魔芋葡甘聚糖加合物，其特征在于，它是通過接枝共聚和季胺化化學修飾方法，將含有胺基和季胺基團的多聚物接枝到魔芋葡甘聚糖分子鏈上的部分或全部羥基上形成的加合物，其結(jié)構(gòu)通式如下
2. 一種制備季胺型魔芋葡甘聚糖加合物的方法，其特征在于，包括以下步驟1)將每IOg魔芋葡甘聚糖分散在100 150毫升含50wt%醇的水溶液中，得到魔芋葡甘聚糖溶脹懸浮物；2)將15 30mL胺基化試劑，充分混合后，加入到上述魔芋葡甘聚糖溶脹懸浮物中；攪拌5 10分鐘后，再添加15 25mL含有混合催化劑的水溶液，得到胺基化反應(yīng)混合物；所述胺基化試劑是既含有胺基又含有乙烯基團的化合物和既含有環(huán)氧基團又含有乙烯基團的化合物的混合物；所述混合催化劑是過硫酸銨和硫代硫酸鈉的混合物。3)將步驟( 所述胺基化反應(yīng)混合物置于溫度為15 45°C的水浴中保溫、攪拌20 30分鐘；4)將水浴溫度提高到80°C 90°C，保溫、回流0.5 1. 5小時后，冷卻、抽濾；5)用4 10倍體積的蒸餾水洗滌抽濾物，以清除殘留在其中的催化劑；6)再用2 4倍體積的有機洗滌劑洗滌抽濾物，以清除未反應(yīng)的胺基化試劑；7)用蒸餾水洗滌抽濾物，以清除殘余在產(chǎn)物中的有機洗滌劑；8)如果上述接枝過程沒有使用含季胺基團的胺基化合物，則將抽濾物轉(zhuǎn)入添加有 50V/V%能與水共混的有機溶劑水溶液和胺基烷基化試劑及其催化劑的帶有攪拌器的三頸反應(yīng)瓶中，在75 90°C下攪拌回流過夜，以生成胺基之間相互交聯(lián)的季胺型魔芋葡甘聚糖；9)抽濾上述反應(yīng)混合物，用2 6倍體積的蒸餾水洗滌抽濾物，以清除催化劑；接著用 2 4倍體積的丙酮洗滌，以清除未反應(yīng)的胺基烷基化試劑；最后用1 3倍體積的蒸餾水清除殘余在產(chǎn)物中的丙酮；10)將產(chǎn)物浸泡于0.05 0. 1摩爾的鹽酸溶液中5 15分鐘后，采用抽濾的方法用蒸餾水將抽濾物洗滌至中性；11)用無水乙醇脫去抽濾物中的水份后，在溫度設(shè)定為35 55°C的真空干燥器中抽干至恒重得季胺型魔芋葡甘聚糖加合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是，所述既含有胺基又含有乙烯基團的化合物是甲基丙烯酸二乙胺基乙酯、丙烯酸二乙胺基乙酯、甲基丙烯酸三乙胺基乙酯、或甲基丙烯酸三甲胺基乙酯；既含有環(huán)氧基團又含有乙烯基團的化合物是丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、或丙烯酸-4，5環(huán)氧戊酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是，所述既含有胺基又含有乙烯基團的化合物與所述魔芋葡甘聚糖的用量比為1.5 :3ml Ig;所述既含有環(huán)氧基團又含有乙烯基團的化合物與所述魔芋葡甘聚糖的用量比為0.2 Iml Igo
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是，所述過硫酸銨和硫代硫酸鈉的用量相同，兩者混合物的用量是魔芋葡甘聚糖的重量的0. 18 0. 24倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是，所述的用于清除未反應(yīng)的胺基化試劑的有機洗滌劑是丙酮、甲醇或乙醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是，所述的胺基烷基化試劑是1，6_二鹵己烷、1，4 二氯丁烷、1，3 二氯-2-丙烷、1，2- 二氯-2-丙醇、1-氯丙醇、氯乙酸、甲基氯乙酸或碘化乙基；所述胺基烷基化試劑與所述魔芋葡甘聚糖用量比為Iml 1 2g。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是，步驟8)所述胺基烷基化催化劑是 Lewis酸型化合物，包括，一些堿金屬或堿土金屬的鹵化物，其添加量與胺基化葡甘聚糖重量之比為1 30 50。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是，所述能與水共混的有機溶劑是乙醇、丙醇、異丙醇或丙酮。
10.權(quán)利要求1所述的季胺型魔芋葡甘聚糖加合物在制備預(yù)防或治療高血脂或高膽固醇血癥相關(guān)疾病藥物中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種季胺型魔芋葡甘聚糖加合物及其制備方法和用途，所述的加合物是以魔芋葡甘聚糖為基本骨架，通過接枝共聚和季胺化等化學修飾手段制成的季胺型魔芋葡甘聚糖；其不僅在體外能吸附膽汁酸類化合物，而且經(jīng)口服進入動物腸胃后能吸附腸道內(nèi)膽汁酸類化合物并使之隨糞便排出體外，因此能降低血液中膽固醇的含量，具有預(yù)防動脈硬化的作用；同時，由于對腸道中脂肪具有乳化作用的膽汁酸被全部或部分從腸道中去除，這種葡甘聚糖加合物還具有減肥作用和治療由肝炎引起的膽汁酸淤積性皮膚瘙癢癥的作用。
文檔編號C08F220/32GK102432760SQ201110275330
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者崔曉暉, 馬東暉 申請人:馬東暉