纤维素衍生物在环保和医药方面的应用
【摘要】：以天然纤维素为基体进行改性可以得到活性更强的改性纤维素。且纤维素是是符合可持续发展要求的可再生资源。本文从纤维素的结构对其作出简介，并对纤维素和其衍生物在环境保护和医学药用方面的应用。【关键词】：纤维素衍生物环境保护医学药用应用
Cellulose derivatives in terms of environmental protection and medicine
【Abstract】：Natural cellulose for matrix modified can get active stronger modified cellulose. And cellulose is accord with the sustainable develop ment requirements of the renewable resources. This article from the cellu lose structure is made to its profile, and the cellulose and its derivatives in environmental protection and medical medicinal applications.
【Key words】：cellulose derivative environmental protection Medicine medicinal application
【引言】：纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的 50% 以上，每年通过光合作用可合成约1.5×1012t 。纤维素及其衍生物在纺织、轻工、化工、国防、石油、医药、能源、生物技术和环境保护等部门应用十分广泛。近年来随着石油、煤炭储量的下降以及石油价格的飞速增长和各国对环境污染问题的
日益关注和重视，纤维素这种可持续发展的再生资源的应用愈来愈受到重视。纤维素可广泛替代石油化工原料，对缓解世界能源与环境问题有着重大意义。
1纤维素
1.1纤维素简介
纤维素(C6H10O5)n是D-葡萄糖以β-1,4- 糖苷键组成的大分子多糖分子量50000～2500000，相当于300～15000个葡萄糖基，在结晶区内相邻的葡萄糖环相互倒置，糖环中的氢原子和羟基分布在糖环平面的两侧。由于天然纤维素的聚集态结构特点及其分子间和分子内存在着很多氢键和较高的结晶度，因此不能在水和一般有机、无机溶剂中溶解，也缺乏热可塑性，并且耐化学腐蚀性、强度都比较差，这对其成型、加工和应用都极为不利，致使其应用受到许多限制。纤维素分子中的每个葡萄糖基环上均有 3 个羟基，可以发生氧化、酯化、醚化、接枝共聚等反应，经过结构改造后可以引入大量其它结构的基团，从而改进纤维素性质。天然纤维素改性是纤维素利用的有效途径。能否充分利用这些丰富的可再生原料，是解决未来能源问题和环境问题的一个关键因素。因此，世界各国都很重视纤维素的研究与开发。
常温下，纤维素既不溶于水，又不溶于一般的有机溶剂，如酒精、乙醚、丙酮、苯等。它也不溶于稀碱溶液中。因此，在常温下，它是比较稳定的，这是因为纤维素分子之间存在氢键。在
一定条件下，纤维素与水发生反应。反应时氧桥断裂，同时水分子加入，纤维素由长链分子变成短链分子，直至氧桥全部断裂，变成葡萄糖。其纤维素本身在生理方面有较多的利用方式，如有助消化、治疗糖尿病、预防和治疗冠心病、降压作用、抗癌作用、减肥治疗肥胖症、治疗便秘、清除外源有害物质等。
1.2纤维素的结构
纤维素是由 D-吡喃型葡萄糖基彼此以1,4-β-苷键连接而成的一种均一的高分子，在结晶区内相邻的葡萄糖环相互倒置，糖环中的氢原子和羟基分布在糖环平面的两侧[2]。其结构可用霍沃思式表示如图1所示。
纤维素结构图
2纤维素改性及其衍生物
纤维素由于其多样的用途，现今人们对其的利用与开发已经达到一个相当多样的地步；由不同的利用目的而对其作出不同的处理。所以纤维素的衍生物有多种多样，其性能也有或多或少的差异。
2.1纤维素脂类
纤维素醋类衍生物分为纤维素无机酸醋和纤维素有机酸醋,后者又分为单醋和混合醋。国内外广泛应用的纤维素醋类衍生物有纤维素硝酸醋、醋酸醋、醋酸丙酸醋和醋酸丁酸醋,此外还在开发纤维素硫酸醋、磷酸醋、丙酸醋、丁酸醋、纤维素氨基甲酸醋、纤维素醋酸山梨酸醋、纤维素醋酸酞酸醋等的用途。
纤维素酯化反应是指在酸催化作用下，纤维素分子链中的羟基与酸、酸酐、酰卤等发生酯化反应。
纤维素无机酸酯是指纤维素分子链中的羟基与无机酸，如硝酸、硫酸、磷酸等，进行酯化反应的生成物。其中以纤维素硝酸酯（也称硝化纤维）应用最广，它是由纤维素经不同配比的浓硝酸和硫酸的混
合酸硝化制得，公式如下。纤维素硝酸酯应用于制造火药、爆胶、电影胶片和硝基清漆等。
纤维素有机酸酯是指纤维素分子链中的羟基与有机酸、酸酐或酰卤反应的生成物，主要有纤维素的甲酸酯、乙酸酯、丙酸酯、丁酸酯、乙酸丁酸酯、高级脂肪酸酯、芳香酸酯和二元酸酯等。
2.2纤维素接枝共聚物
利用纤维素的羟基作为接枝点，将聚合物连接到纤维素骨架上，称为纤维素的接枝反应。依据接枝聚合物的结构、性质、相对分子质量的不同，可赋予纤维素多种性能和用途。改性后的纤维素可用于复合材料、生物降解塑料、离子交换树脂、吸水树脂、絮凝剂以及螯合纤维等方面。目前常用的纤维素接枝改性的方法主要包括自由基聚合、离子型聚合、开环聚合、原子转移自由基聚合等。
改性纤维素虽然比纤维素有了较为明显的优点，但其相对分子质量增加不多，从而使其强度、粘度等性质受到了一定的限制。而改性纤维素的接枝共聚是对纤维素进行改性的另一种重要方法，此种方法是在保留纤维纱固有的优点不被破坏的同时赋予其新的性能。其聚合的方式有自由基聚合、离子型聚合、开环聚合、原子转移自由基聚合等方式。
2.3纤维素醚类
纤维素醚是以天然纤维素（浆）为基本原料，经过碱化、醚化反应的生成产物。图 2所示纤维素醚的生产工艺，已有几十年的历史。
图2
此外，羟乙基甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羟丁基甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羧甲基羟丁基纤维素、甲基羧甲基纤维素、乙基甲基纤维素、羟丙基羟丁基纤维素、羟乙基羟甲基纤维素、羧甲基羟甲基纤维素、羧甲基羟丙基纤维素、羧甲基乙基纤维素等都属于混合醚，它们的改性机理也基本相同。
纤维素醚类各种改性产品广泛应用于制药业，包括羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素等。
Narita 等在40 ℃下用23% 的NaOH溶液处理4 mm×4 mm 纸片，碱处理过的纤维素放入压力反应容器内，抽真空，然后加入甲基氯和环氧丙烷反应，三者质量比为 2 ∶4 ∶1 ，得到取代度为1.70 、20 ℃下2%的水溶液透光度为90.0% 的羟丙基纤维素，类似方法可得到取代度1.40 ～1.95 、透光度为90.0% ～98.8% 的产品。Berglund 等[29]先用加入乙基氯的NaOH 溶液处理纤维素，65 ～90 ℃，3～15 bar ，然后加入甲基氯，此法可高效率地得到取代度不同的水溶性甲基纤维素醚，而且反应压力低。
烷基烯酮二聚体的分散体溶解在水中，喷到不同取代度和平均分子量的羧甲基纤维素上，同时搅拌，80 ℃下干燥至含水量8%以下，获得的改性羧甲基纤维素水分散性提高。
目前开发的部分纤维素醚的改性原理及应用
3在环保方面的开发与应用
3.1在污水处理方面的利用
改性纤维素多用于吸附废水中的重金属离子，达到去除 富集
回收的目的 改性纤维素吸附剂吸附 分离和提取废水中的重金属离
子与一般的重金属处理方法相比，具有吸附量大 吸附速度快成本低
操作简单 不产生二次污染等优点 巫拱生等利用甲基丙烯酸甲脂与
交联玉米淀粉的接枝或接枝共聚物研究了其对相关 、 等金 属离子的吸附效果，结果良好，连红芳等利用预处理后的棉纤
维接枝环氧氯丙烷合成纤维素醚，最后用纤维素醚接枝乙二胺合成乙
二胺螯合棉纤维用于对 Cu(Ⅱ) 及Cd (Ⅱ) 的静态吸附，结果表明乙二胺螯合棉纤维对金属离子有较好的吸附效果。谭龙华等利用研制的TBP ( 磷酸三丁酯) 纤维棉螯，研究了其对Cr (Ⅵ) 和 Au(Ⅲ) 的吸附，吸附速度快，吸附能力强吸附完全，选择性高，应用于岩矿样品类复杂物料中金的分离富集及测定效果令人满意。王格慧等以棉花为原料，制得氨基棉纤维，将所合成的环氧基长链季铵盐接枝到棉纤维上，制备同时具有杀菌吸附金属离子双功能基的棉纤维，其杀菌吸附能力强，并可多次重复利用。Anirudhan TS 等利用N ，N’- 亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂和过氧化苯甲酰作为诱导剂将纤维素和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝共聚合成了一种新型
阴离子交换纤维，被应用于批处理过程中As(V) 的研究。Ye Tian等利用醋酸纤维素与聚甲基丙烯酸进行接枝改性，进行重金属离子的吸附研究，结果表明，此纤维对，和Cd 离子具有很好的吸附效果，尤其对具有很高的吸附选择性。
3.2在空气净化方面的应用
在空气净化领域，长期以来，空气净化装置及各种形式的呼吸性防毒面具多采用活性碳颗粒或纤维作为吸附过滤材料虽然活性碳具有适用范围广的特点，但由于其吸附过程为物理行为，因此不适用于在高温高湿度条件下使用同时，其对一些极性气体分子的吸附往往是在浸渍了各种化学催化剂后完成的，因此再生性很差，通常属于一次性不可再生材料与此相比，天然纤维改性离子交换剂是以可逆化学反应方式完成对各种极性分子的分离富集过程而且，它可以
制备成适当的织物形状，使其可以在一个体积很小的操作单元中提供相当大的过滤面积，使其具有极好的渗透稳定性，对空气流动阻力低的特点。因此，可将其以填充交换柱或 ( 非) 织造布的形式应用于空气净化装置或防毒面具和口罩中吴政等利用强碱性离子交换纤维来净化混合气体取得了较好效果。周林等利用弱酸性
阳离子交换纤维来净化 HCl和等酸碱气体，吸附效率达到121% ，完全穿透时纤维的平均交换容量为9.11mmol/g。张志斌等利用乙二胺制的的棉纤维作为吸附剂能有效吸附烟气中，其饱和硫容可达］离子交换纤维还能吸附HCl、、、、等多种有害气体和
粉尘，也可用于开发车间工人个体防护的劳保用品和空气净化装置等。
4在医药中的开发与应用
天然纤维素可发生氧化、酯化、醚化等反应而得到各种纤维素醚、酯衍生物，医药上广泛用于增稠赋形、缓释、控释、成膜等目的。
医药行业中微晶纤维素(MCC)主要用作两个方面，一是利用它在水中强力搅拌下易于形成凝胶的特性，用于制备膏状或悬浮状类药物；二是利用其成型作用，用于医药压片的赋型剂。
醋酸纤维素可作为对乙酰氨基酚、茶碱等的包衣材料，它溶于丙酮-乙醇混合液中，喷雾包衣，调节包衣材料的组成，可取得不同的释药速度。
脂肪族混合纤维素酯、芳香族混合纤维素酯在肠溶性包衣、憎水性母体和半透膜这些控制送药体中起到了关键的作用。
甲基纤维素(MC)是纤维素的甲基醚，是应用广泛的药剂辅料，口服安全、无毒，在肠道内不被吸收，可作为片剂的黏合剂，并具有改善崩解及溶出的作用，用于液体药剂的助悬、增稠、乳剂稳定及低黏度水溶液的薄膜包衣材料；乙基纤维素是纤维素的乙基醚，在药剂中有多种用途，可用作片剂黏合剂、薄膜包衣材料，亦可用作骨架材料制备多种类型的骨架缓释片，用作混合材料膜制备包衣缓释制剂、缓释微丸，用作包囊辅料制备缓释微囊，还可作为载体材料广泛用于制备固体分散体。国外通用30%的EC水分散体进行薄膜包衣；羟丙基纤维素水溶液包衣效果比MC好，但包衣时易发黏不易控制，可加入少量滑石粉改善；羟丙甲纤维素(HPMC)是一种非离子型纤维混合醚，具有乳化、增稠、助悬、增黏、黏合、胶凝和成膜等特性，可分别作为：黏合剂、崩解剂、缓(控)释剂、包衣成膜剂等。在药剂中具有广泛的用途，特别适用于作为缓、控释制剂的辅料。HPMC已被列入G RAS(被普遍接受为安全的材料)，欧洲接受其为食品添加剂，并列入FDA非活性成分指南中(用于眼用制剂、口服胶囊剂、混悬剂、糖浆剂、片剂、外用和阴道用药制剂)。在临床试验中，研究者们发现HPMC 降低胆固醇的百分率在低胆固醇水平的患者中要比高胆固醇水平的患者中更高；除HPMC，HPC外，还有羟乙基纤维素，羟丁甲基氧化纤维素是纤维素衍生物的一种，医用可作为吸收止血纱布。它的另一大潜在用途是：由于在纤维素葡萄糖基环中引入了羧基这一活性基团，它可用作纤维素进一步改性的中间产物，尤其是选择性氧化所得氧化纤维素，利用高分子化学反应，其分子中的醛基可以方便
地转变为其它官能团，来获得具有新功能和新用途的纤维素衍生物。例如，将二醛纤维素进一步氧化得二羧酸纤维素，二羧酸纤维素作为生物医用高分子材料具有优良的水溶性和抗凝血性，可用于血液透析、血浆分离及人工肾等，还可以用作贵重金属提取分离的鳌合剂。
此外，微晶纤维素以及改性的微晶纤维素具有吸附蛋白质的功能。
5发展与展望
每年植物都会产生许多的纤维素，但很多都没有被很好地利用到而被浪费掉，如直接焚烧等不仅浪费了材料还对环境造成了很大的污染。我国是一个农业大国，如何更好的利用纤维素也是一个很大的问题。由于纤维素原料丰富、耐酸碱腐蚀、成本较低等优势，改性纤维素技术及其应用越来越受到重视。随着一次能源的消耗，化纤制品也离绿色化学的概念日行渐远，因此，以可再生天然纤维素为主体的改性纤维素的开发利用也符合可持续发展与环境友好的目标。改性纤维素目前较多应用于传统环保与医药领域，但是投入实际工程应用的并不多。因此，纤维素改性技术的应用前景广阔，但在具体领域的实际应用尚需进一步深入。
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纤维素衍生物在食品行业的应用 曹国宝 （海南大学材料与化工学院，海南海口570228） 摘要：长期以来,纤维素及其衍生物作为一种丰富的可再生的生物能源广泛地应用于现代工业。而其在食品领域也有重要的发展与应用。本文本文从纤维素的结构、性质谈起，选述纤维素及其衍生物的显著特点和在食品工业目前的研究现状。 关键词：纤维素衍生物，食品，应用 Cellulose derivate’s application in food industry CAO Guo-bao (College of material and chemistry,Hainan university,Haikou 570228) Abstract: As a kind of abundant and reproducible biological resources , celluloses and its derivate are widely used in modern industry for a long time. Especially its application in the food industry. this paper start with cellulose structure and properties, summerise cellulose an its derivate’s properties and ist development in the food industry Key words:cellulose derivate,food,application 一．简介 纤维素（cellulose）在自然界分布很广，是构成植物的主要成分，如棉花中约含90%以上，木材中约含50%。纤维素的纯品无色无味无臭，不溶于水和一般有机溶剂。与淀粉一样，纤维素也具有还原性[1]。纤维素大分子的基环是D-葡萄糖以β-1，4糖苷键组成的大分子多糖，分子量约50000～2500000，相当于300～15000个葡萄糖基脱水葡萄糖，其分子式为：（C6H10O5）n, 其化学组成含碳44.44%、氢6.17%、氧49.39%。纤维素比淀粉难水解一般需要在浓酸中或用稀酸在加压条件下进行，在水解过程中可以得到纤维四糖，纤维三糖和纤维二糖等，但水解的最终产物也是D-（+）-葡萄糖，其结构式可以表示如下[2]： 主要可进行的反应有 1．纤维素中的羟基能与酸生成纤维素酯(cellulose ether) 1．纤维素与碱作用生成纤维素钠盐，然后与卤代烃反应生成纤维素醚(cellulose ester) 本报告中涉及较多的是两种物质：羟丙甲基纤维素（hydroxypropylmethy cellulose,HPMC）和羧甲基纤维素（CMC）。HPMC属于非离子型纤维素混合醚中的一个品种，具有冷水溶性和热水不溶性的特征，但由于含有羟丙基，使它在热水中的凝胶化温度较甲基纤维素大大提高，在有机头溶剂中较甲基纤维素良好，能溶于丙酮、异丙醇和双丙酮等有机溶剂中。它的粘度在温度升高时开始下降，但至一定温度时则粘度突然上升而发生凝胶化。CMC时是最具代表性的离子性纤维素醚，通常使用的是它的钠盐，纯净的CMC系白色或乳白色纤维状粉末或颗粒，无嗅无味，不溶于酸和甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、及苯等有机溶剂，而溶于水。CMC的粘度通常在25-50Pa.S之间，取代度在0.3左右。CMC 具有吸湿性，其平衡水分随着空气湿度的升高而增加，随温度的升高而减少[2]。 二．在食品业的发展或应用 1．制作可食用膜 纤维素系列食用膜(edible films)有良好的成膜性质,制得的可食性膜能够阻止食品吸水
第四章《天然高分子材料》练习题 一、名词解释 热致凝胶性糊化老化 二、填空题 1.淀粉是天然存在的糖类，它是由两种多糖分子组成，一为，另一 为。 2.淀粉是天然存在的糖类，它是由两种多糖分子组成，它们的结构单元是。 3.淀粉形成均匀糊状溶液的现象称为。 4.淀粉凝胶经长期放置，会变成不透明的沉淀现象，这种现象称为。 5.淀粉水解是大分子逐步降解为小分子的过程，这个过程的中间产物总称 为 . 6.甲基纤维素纳是以为原料，与氯甲烷进行醚化而得，反应产物经分离、 洗涤和烘千、粉碎，最后得粉状成品。 7.药用明胶按制法分为和。 8.和是水溶液非离子型衍生物的重要特征，这种特征表现为 聚合物溶解度不随温度升高而升高。 三、选择题 1.下列剂型中，不能用羧甲基纤维素钠作辅料的是（ ) A 、片剂 B 、乳剂 C 、注射剂 D 、混悬剂 2.关于阿拉伯胶叙述不正确的是（） A、阿拉伯胶的分子量比较大。 B、阿拉伯胶不是一种表面活性剂。 C、阿拉伯胶不溶于乙醇，能溶解于甘油或丙二醇。 D、常用作乳化剂、增稠剂。 3.下列不属于明胶应用范围的是（） A、硬胶囊、软胶囊以及微囊的囊材。 B、片剂的崩解剂。 C、片剂包衣的隔离层材料。 D、栓剂的基质。 4.关于淀粉叙述错误的是（） A、玉米淀粉为白色结晶粉末，显微镜下观察其颗粒呈球状或多角形 B、糊化后的淀粉又称预胶化淀粉。 C、淀粉常用于片剂的稀释剂、崩解剂。 D、淀粉有较强的吸湿性。 5.羧甲基淀粉钠现广泛用于片剂和胶囊剂的_______辅料 ( ) A 、崩解剂 B 、粘合剂 C 、助悬剂 D 、滑润剂 6.下列高分子中，可用于包肠溶衣材料的是（） A 、CMS-Na B 、M C C 、CAP D、HEC 7.在医疗上作为血将代用品的是（） A 、海藻酸钠 B 、卵磷脂 C 、白蛋白 D、琼脂 四、判断题 1.在各种淀粉中，直链淀粉约占20％-25%，支链淀粉约占75％ -85%。（） 2.在药剂学中应用的糊精有白糊精和黄糊精（）
羟乙基纤维素(HEC) 是一种白色或淡黄色,无味、无毒的纤维状或粉末状固体, 由碱性纤维素和环氧乙烷(或氯乙醇) 经醚化反应制备, 属非离子型可溶纤维素醚类。由于HEC 具有良好的增稠、悬浮、分散、乳化、粘合、成膜、保护水分和提供保护胶体等特性, 已被广泛应用在石油开采、涂料、建筑、医药食品、纺织、造纸以及高分子聚合反应等领域。40目过筛率≥99%;软化温度:135-140℃ ;表现密度:0.35-0.61g/ml;分解温度:205-210℃ ;燃烧速度较慢;平衡含温 量:23℃ ;50%rh时6%,84%rh时29%。 化学名称 一、羟乙基纤维素（HEC） 结构式： 二、技术要求 质量标准项目指标 摩尔取代度（M.S） 1.8-2.0 水份(%) ≤10 水不溶物（％）≤0.5 PH值 6.0-8.5 重金属（ug/g）≤20 灰分（％）≤5 粘度（mpa.s）2％20℃水溶液 5－60000 铅（％）≤0.001 编辑本段性状 既溶于凉水溶于热水,一般情况下在大多数有机溶媒中不溶。PH值在2-12范围内粘度变化较小,但超过此范围粘度下降。 编辑本段重要性质 羟乙基纤维素作为一种非离子型的表面活性剂,除具有增稠、悬浮、粘合、浮化、成膜、分散、保水及提供保护胶体作用外,还具有下列性质: 1、 HEC可溶于热水或冷水,高温或煮沸不沉淀,使它具有大范围的溶解性和粘度特性,及非热凝胶性; 2、本身非离子型可与大范围内的其他水溶性聚合物,表面活性剂、盐共存,是含高浓度电解质溶液的一种优良的胶体增稠剂; 3、保水能力比甲基纤维素高出一倍,具有较好的流动调节性,
4、 HEC的分散能力与公认的甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素相比分散能力最差,但保护胶体能力最强。 编辑本段羟乙基纤维素使用方法 一．直接在生产时加入 1．于备有高应切搅拌器的大桶中加入净水。 2．开始低速不停地搅拌亦慢慢把羟乙基纤维素均匀筛入溶液中。 3．继续搅拌至所有颗粒物湿透。 4．然后加入防雷剂，碱性添加剂等如颜料、分散助剂、氨水。 5．搅拌至所有羟乙基纤维素完全溶解（溶液粘度明显增加）才加入配方中其他组份，研磨至成 品为止。 二、配备母液候用 此法是先配备浓度较高之母液，然后再加入乳胶漆中。此法优点是有较大的灵活性，可以直接加入漆成品中，但应适当贮存。步骤与方法１中１－４部相似，不同之处是无须高拌至完全溶解成粘稠溶液。 三、配成粥状物候用 由于有机溶剂对羟乙基纤维素来说是不良溶剂，因此可用这些有机溶剂来配备粥状物。最常用之有机溶剂是漆配方中的有机液体如乙二醇、丙二醇和成膜剂（如乙二醇或二乙二醇丁基醋酸脂）。冰水亦是不良溶剂，故冰水亦常与有机液体一起，用于配备粥状物。粥状物之羟乙基纤维素可直接加入漆中，在粥状时羟乙基纤维素已被兖分泡涨。当加入漆中后，便马上溶解，并起增稠作用。加入后仍须不断搅拌直至羟乙基纤维素完全溶解，均匀为止。一般粥状物是用六份有机溶剂或冰水与一份羟乙基纤维素混合成，约6－30分钟后，羟乙基纤维素便水解并明显地发涨。夏季时一般水温度太高，不宜用配备粥状物。 编辑本段注意事项 由于经表面处理的羟乙基纤维素是粉状或纤维素固体，只要注意下列事项，则很容易操作并使之溶于溶水中。 １．在加入羟乙基纤维素前和后，均必须不停地搅拌，直至溶液完全透明澄清为止。
分解纤维素的微生物的分离 一、教材分析 本课题作为课题1的应用和课题2的深入，分离某种特定的微生物，难度较大、探索性更强，在高考中考查的可能性也很大。教材在课题背景中利用学生已经学过的纤维素的化学组成推广到生活中纤维素的广泛分布和应用。而若要充分利用纤维素，就应将其分解，引导学生自然而然地过渡到分解纤维素的微生物及其产生的相关酶。之后，教材紧接介绍了纤维素、纤维素酶以及如何从土壤中分离分解纤维素的微生物，通过对课题中实验设计思路的深入学习，要求学生掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。 二、教学目标 1、知识与技能 （1）能简单叙述纤维素酶的种类和作用。 （2）能从土壤中分离出分解纤维素的微生物，了解这类微生物的应用。 （3）掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。 2、过程与方法 分析分离分解纤维素的微生物的实验流程，掌握实验操作的原理。 3、情感、态度与价值观 （1）通过自主设计、完成实验，培养勇于探究的科学精神。 （2）通过了解土壤中能分解纤维素的微生物在保护环境中的作用，增强社会责任感。三、教学重难点 1．重点 从土壤中分离分解纤维素的微生物。 2．难点 从土壤中分离分解纤维素的微生物。 四、教学准备 多媒体课件。 五、课时安排 1课时。 六、教学过程 【课程导入】
糖类是生物体进行生命活动的主要能源，人类以淀粉作为能量的主要来源，但完全不能消化纤维素，二反刍动物和大量的微生物却能以纤维素作为能量的主要来源，此中奥妙何在？让我们一起来了解这种能分解纤维素的微生物。 【基础知识】 （一）纤维素和纤维素酶 1、棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。 2、纤维素酶的组成及作用：纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、C X酶和葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。 （二）纤维素分解菌的筛选 1、方法：刚果红染色法 2、纤维素分解菌筛选方法的原理:刚果红是一种染料，它可以与纤维素形成红色复合物，但并不和纤维二糖、葡萄糖发生这种反应。当纤维素被纤维素酶分解后刚果红—纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解为中心的透明圈。这样我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。 【实验设计】 （一）分离分解纤维素的微生物的实验流程 土壤取样→选择培养→梯度稀释→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生透明圈的菌落 1、土壤取样 选择纤维素丰富的环境，依赖于生物与环境的互相依存关系，在富含纤维素的环境中纤维素分解菌的含量相对提高，因此从这种土壤中获得目的微生物的几率要高于普通环境。 2、选择培养 （1）目的：增加纤维素分解菌的浓度，以确保能够从样品中分离到所需要的微生物（2）操作：将土样加入装有30ml选择培养基的锥形瓶中，将锥形瓶固定在摇床上，在一定温度下震荡培养1～2天，直至培养液变浑浊。也可重复选择培养。 3、梯度稀释 按照课题1的稀释操作方法，将选择培养后的培养液进行等比稀释101~107倍，之后，将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上。 4、将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
纤维素衍生物在环保和医药方面的应用 【摘要】：以天然纤维素为基体进行改性可以得到活性更强的改性纤维素。且纤维素是是符合可持续发展要求的可再生资源。本文从纤维素的结构对其作出简介，并对纤维素和其衍生物在环境保护和医学药用方面的应用。【关键词】：纤维素衍生物环境保护医学药用应用 Cellulose derivatives in terms of environmental protection and medicine 【Abstract】：Natural cellulose for matrix modified can get active stronger modified cellulose. And cellulose is accord with the sustainable develop ment requirements of the renewable resources. This article from the cellu lose structure is made to its profile, and the cellulose and its derivatives in environmental protection and medical medicinal applications. 【Key words】：cellulose derivative environmental protection Medicine medicinal application 【引言】：纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的 50% 以上，每年通过光合作用可合成约1.5×1012t 。纤维素及其衍生物在纺织、轻工、化工、国防、石油、医药、能源、生物技术和环境保护等部门应用十分广泛。近年来随着石油、煤炭储量的下降以及石油价格的飞速增长和各国对环境污染问题的
木质素lignin 木质素是由聚合的芳香醇构成的一类物质，存在于木质组织中，主要作用是通过形成交织网来硬化细胞壁。因单体不同，可将木质素分为3种类型： 从植物学观点出发，木质素就是包围于管胞、导管及木纤维等纤维束细胞及厚壁细胞外的物质，并使这些细胞具有特定显色反应（加间苯三酚溶液一滴，待片刻，再加盐酸一滴，即显红色）的物质。 在亚硫酸盐法生产纸浆的工艺中，正是由于亚硫酸盐溶液与木粉中的原本木质素发生了磺化反应，引进了磺酸基，增加了亲水性，而后这种木质素磺酸盐在酸性蒸煮液中进一步发生水解反应，使与木质素结合着的半纤维素发生解聚，从而使木质素磺酸盐溶出，实现了木质素、纤维素与半纤维素的分离，得到了纸浆。 半纤维素hemicellulose 植物细胞壁中与纤维素紧密结合的几种不同类型多糖混合物。包括木聚糖、木葡聚糖和半乳葡萄甘露聚糖等。 半纤维素：是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体，这些糖是五碳糖和六碳糖，包括木糖、阿伯糖、甘露糖和半乳糖等。半纤维素木聚糖在木质组织中占总量的50%，它结合在纤维素微纤维的表面，并且相互连接，这些纤维构成了坚硬的细胞相互连接的网络。
半纤维素与纤维素共生、可溶于碱溶液，遇酸后远较纤维素易于水解的那部分植物多糖。一种植物往往含有几种由两或三种糖基构成的半纤维素。半纤维素主要分为三类，即聚木糖类、聚葡萄甘露糖类和聚半乳糖葡萄甘露糖类。任何植物原料的化学制浆工业处理中，在脱木素的同时半纤维素也会发生酸性水解或碱性水解、剥皮反应和氧化反应等，蒸煮溶出的半纤维素又可再沉积吸附于纸浆上，在制纤维素衍生物用浆时则须尽量除去半纤维素。 半纤维素与纤维素间无化学键合，相互间有氢键和范德瓦耳斯力存在。半纤维素与木素之间可能以苯甲基醚的形式连接起来，形成木素－碳水化合物的复合体。
羟乙基纤维素的合成及应用 羟乙基纤维素（HEC ）是一种非离子型的水溶性纤维素醚。外观为白色至淡黄色的无毒、无味纤维状或粉末状固体。被广泛应用于石油开采、日用化工、建筑、涂料、高分子聚合等领域，近年来在医药方面的应用也越来越得到重视。 1 生产工艺 1.1 气相法和液相法 气相法和液相法这2种生产工艺都需预先制备碱纤维素，将纤维素于20℃左右浸渍于18%（质量）左右的NaOH 中脱脂、醚化反应后经过中和、洗涤、干燥、粉碎，获得最终产品。 合成HEC 的主要反应方程式如下： a ．碱活化反应 [C 6H 7O 2(OH)3]n + nNaOH [C 6H 7O2(OH)2ONa]n + nH 2O 该反应先在纤维素分子中葡萄糖单元的伯羟基然后在仲羟基上发生碱化，使纤维素分子间的氢键力减弱或被破坏，碱化后的纤维素溶解于高浓度的碱液中。 b.醚化反应 在上述碱纤维素溶液中加入环氧乙烷，随即发生醚化反应： O C 6H 7O 2(OH)2OH ·NaOH + CH 2 2 C 6H 7(OH)2OCH 2CH 2OH 醚化的产物可以和环氧乙烷进一步反应，或使侧链增长，或使侧链数目增加。 （1） 气相法 气相法又分为直接气固法和真空气固法。 ①直接气固法制HEC 的生产过程：棉纤维脱脂、挤干，与环氧乙烷在44～46℃下直接反应1～2小时制取。该法过程简单，但产品粘度太低。 ② 真空充氮气固法制取HEC 的生产过程：把反应器抽成真空，充氮两次，加入环氧乙烷，在真空度9.064×104Pa 、27-32℃下反应3～3.5小时得到产品HEC 。此法虽然生产过程简单，但环氧乙烷消耗量大，反应时间较长，最终产品成本高。工艺框图见图1。
专题2课题3：分解纤维素的微生物的分离 【课程标准】 1．简述纤维素酶的种类及作用 2．从土壤中分离出分解纤维素的微生物 3．讨论分解纤维素的微生物的应用价值。 【课题重点】 从土壤中分离分解纤维素的微生物。 【课题难点】 从土壤中分离分解纤维素的微生物。 【基础知识】 1．是纤维素含量最高的天然产物。 2．纤维素酶是一种酶，它至少包括三种组分，即，，。前两种酶使纤维素分解为，第三种酶将纤维素分解为。 3。纤维素分解菌的筛选方法是利用。 4。刚果红染色法的原理是。 5．分解纤维素的微生物的分离的试验流程是、、、、6．鉴别培养基用于菌种的鉴别，其中加入可以鉴别出 出现的现象是。 7．选择培养的操作方法是 。 8．常用的刚果红染色法有两种即 。 9．分解纤维素的微生物的分离实验完成后为确定得到的是纤维素分解菌，还需要进行实验，纤维素酶的发酵方法有两种即、。 10．分解纤维素的微生物的分离实验中要选择样品进行分离纤维素分解菌，该样品的特点是、。作出这种选择的理由是。 11．选择培养能够浓缩所需微生物，原因是。 12．分解纤维素的微生物的分离与土壤中分解尿素的细菌的分离流程有何区别？ 13．刚果红染色法有两种，这两种的主要优缺点是什么？
【跟踪练习】 1．下列生物能分解纤维素的是（） （1）人（2）兔（3）牛（4）蘑菇（5）纤维杆菌 A（1）（2）（3）（4）（5）B（2）（3）（5） C （2）（3）（4）（5）D（3）（5） 2．纤维素分解菌的培养基中胶木膏能提供的主要营养物质是（） （1）碳源（2）氮源（3）生长因子（4）无机盐 A（3）B（1）（2）C（1）（2）（3）D（1）（2）（3）（4） 3．从土壤中筛选蛋白酶产生菌时，所用培养基为（） A加富培养基 B 选择培养基 C 基础培养基D鉴别培养基 4．分离土壤中纤维素分解菌用到的方法是（） （1）稀释倒平板法（2）涂布平板法（3）单细胞挑取法（4）选择培养分离A（1）（2）B（2）（3）（4）C（2）（3）D（1）（3）（4） 5．鉴别纤维素分解菌的培养基中碳源为（） A CMC-Na B 木聚糖 C 纤维素 D 裂解酶 6．在酸性贫瘠的土壤中分解纤维素占优势的菌为（） A真菌 B 细菌 C 兼性厌氧细菌和真菌 D 放线菌 7．CX 酶能水解（） A纤维素和CMC-Na B纤维素和果胶 C纤维二糖和微晶纤维D麦芽糖和蔗糖 8．在加入刚果红的培养基中出现透明圈的菌落是（） A分解尿素的细菌 B 消化细菌 C 分解纤维素的细菌 D 乳酸菌 9．在对纤维素分解菌进行培养时，培养基中酵母膏的主要作用是（） A提供碳源 B 提供氮源 C 提供微生素 D 凝固剂 10．要将能分解纤维素的细菌从土壤中分离出来，应将它们接种在( ) A 加入指示剂的鉴别培养基上 B 含有蛋白胨的固体培养基上 C 只含纤维素粉无其他碳源的选择培养基上 D 含四大营养素的培养基上 11．纤维素分解菌选择培养基的选择作用原因在于（） A 硝酸钠 B 氯化钾 C 酵母膏 D 纤维素粉 12．选择培养的结果，培养液变（） A 清澈 B 浑浊 C 红色 D 产生透明圈 13．在对纤维素分解菌进行选择培养时用液体培养基的目的是（） A 可获得大量菌体 B 纤维素分解菌适宜在液体培养基上生长 C 可以充分利用培养基中的营养物质 D 可获得高纯度的纤维素分解菌
Chap.2 高分子化学 ■介绍常见的聚合反应及聚合物的化学反应 ■了解高分子反应的类型，特征 聚合反应 由低分子单体合成聚合物的反应称为聚合反应 1. 按单体和聚合物在元素组成和结构上的变化 ●加聚反应（Additive Polymerization） ---单体经过加成聚合起来的反应 ?特征： （1）单体必须是含有双键等不饱和键的化合物。例如，氯乙烯、丙烯腈等含不饱和键的物质。 （2）加聚反应发生在不饱和键上。 （3）发生加聚反应的过程中，没有副产物产生，得到的高聚物的化学组成跟单体的化学组成相同 （4）加聚反应生成的高聚物分子质量为单体整数倍。 ●缩聚反应(Condensation polymerization) ---单体间通过聚合，脱去小分子（如水、氨、卤化氢等），聚合成高分子的反应 ?特征： （1）单体不一定含有不饱和键，但必须含有两个或两个以上的反应基团（如—OH、—COOH、—NH2、—X等） （2）缩聚反应的结果，不仅生成高聚物，而且还有副产物分子生成。 （3）所得高分子化合物的化学组成跟单体的化学组成不同。 2. 按照聚合物机理的不同 ●链锁聚合(chain reaction polymerization) ---链引发，链增长，链终止等基元反应组成 特征： （1）瞬间形成分子量很高的聚合物 （2）反应需要活性中心 自由基聚合，阳离子聚合，阴离子聚合 聚合反应 ●逐步聚合(step reaction polymerization) ---大分子的形成是逐步进行的 特征： （1）反应早期, 单体很快转变成二聚体、三聚体、四聚体等中间产物，以后反应在这些低聚体之间进行（2）聚合体系由单体和分子量递增的中间产物所组成 （3）大部分的缩聚反应（应含有低分子副产物生成）都属于逐步聚合， （4）单体通常是含有官能团的化合物 ●另外：开环聚合，异构化聚合，氢转移聚合，成环聚合 自由基聚合反应 ?自由基的产生：光，热，高能辐射（α，β，γ），引发剂 引发剂的种类 a,在聚合条件下引发自由基，引发单体进行自由基聚合 b,在聚合条件下分解出阴离子或阳离子引发单体进行阴离子或阳离子聚合 热解型引发剂 ?由于受热在弱键处均裂而生成初级自由基的化合物 偶氮类：
一：纤维素的结构分类及应用： 1）纤维素的结构： 2）纤维素的分类： 根据其在特定条件下的溶解度,可以分级为:α—纤维素，β-纤维素，γ-纤维素，α—纤维素指的是聚合度大于200的纤维素,β-纤维素是指聚合度为10一200的纤维素,γ-纤维素是指聚合度小于10的纤维素。 3）纤维素的应用： 纤维素是一多羟基葡萄糖聚合物,经过特定的物理或化学改性后,具有不同的功能特性,可以粉状，片状，膜，纤维以及溶液等不同形式出现,因此用纤维素开发的功能材料极具灵活性及应用的广泛性。 3.1 高性能纤维材料： 纤维素纤维是现代纺织业的重要原料之一,同时也是纤维素化工和造纸业的重要原料，当前,纸己经成为社会发展的必需品,不仅大量应用于印刷，日用品及包装物,还可以用于绝缘材料，过滤材料以及复合材料等领域,具有广泛而重要的用途。 3.2 可生物降解材料
纤维素能够作为可降解材料的基材使用,因为纤维素具有很多独特的优点:(1)纤维素本身能够被微生物完全降解;(2)维素大分子链上有许多轻基,具有较强的反应性能和相互作用性能,使得材料便于加工,成本低,而且无污染;(3)纤维素具有很强的生物相容性;(4)纤维素本身无毒,可广泛使用，由于纤维素分子间存在很强的氢键,而且取向度和结晶度都很高,使得纤维素不溶于一般溶剂，高温下分解而不融,所以无法直接用来制作生物降解材料,必须对其进行改性，纤维素改性的方法主要有醋化，醚化以及氧化成醛，酮，酸等。纤维素生物降解材料应用广泛,例如园艺品，农，林，水产用品，医药用品，包装材料及光电子化学品等,这里要特别提出的是纤维素在医学，光电子化学，精细化工等高新技术领域应用的更好西川橡胶工业公司研制开发的纤维素，壳聚糖系发泡材料存在很好的应用前景,其特点是重量轻，绝热性好，透气，吸水等,这些特点使其广泛应用于农业，渔业，工业，包装，医疗等各个领域。 3.3 纤维素液晶材料： 天然纤维素及其衍生物液晶是一类新颖的液晶高分子材料，和其它的纤维素衍生物液晶相比,新型的复合型纤维素衍生物液晶在纤维素大分子链中引入了刚性介晶基元,使得控制其液晶性质能够成为现实"这同时就为开发具有特殊性能的液晶高分子提供了新的研究领域,并且其相应的理论基础研究对探索高分子液晶的形成也有十分重要的指导意义，另外,由于天然纤维素是自然界取之不尽，用之不竭的可再生天然高分子,那么在石油及能源日益枯竭的今天,我们就很有必
一.结构 纤维素是一种重要的多糖，它是植物细胞支撑物质的材料,是自然界最非丰富的生物质资源。在我们的提取对象－农作物秸秆中的含量达到450－460g/kg。纤维素的结构确定为β-D-葡萄糖单元经β－（1→4）苷键连接而成的直链多聚 体，其结构中没有分支。纤维素的化学式：C 6H 10 O 5 化学结构的实验分子式为 （C 6H 10 O 5 ） n 早在20世纪20年代，就证明了纤维素由纯的脱水D-葡萄糖的重复 单元所组成，也已证明重复单元是纤维二糖。纤维素中碳、氢、氧三种元素的比例是：碳含量为％，氢含量为％，氧含量为％。一般认为纤维素分子约由8000～12000个左右的葡萄糖残基所构成。 O O O O O O O O O 1→4）苷键β-D-葡萄糖 纤维素分子的部分结构（碳上所连羟基和氢省略）二．天然纤维素的原料的特征 做为陆生植物的骨架材料，亿万年的长期历史进化使植物纤维具有非常强的自我保护功能。其三类主要成分－纤维素、半纤维素和木质素本身均为具有复杂空间结构的高分子化合物，它们相互结合形成复杂的超分子化合物，并进一步形成各种各样的植物细胞壁结构。纤维素分子规则排列、聚集成束，由此决定了细胞壁的构架，在纤丝构架之间充满了半纤维素和木质素。天然纤维素被有效利用的最大障碍是它被难以降解的木质素所包被。 纤维素和半纤维素或木质素分子之间的结合主要依赖于氢键，半纤维素和木质素之间除了氢键外还存在着化学健的结合，致使半纤维素和木质素之间的化学健结合主要在半纤维素分子支链上的半乳糖基和阿拉伯糖基与木质素之间。 表：植物细胞壁中纤维素、半纤维素、和木质素的结构和化学组成
项目纤维素木质素半纤维素 结构单元吡喃型D－葡萄 糖基G、S、H D-木糖、苷露糖、L-阿拉伯糖、 半乳糖、葡萄糖醛酸 结构单元间连接键β-1,4-糖苷键多种醚键和C-C 键，主要是 β-O-4型醚键 主链大多为β-1,4-糖苷键、 支链为 β-1,2-糖苷键、β-1,3-糖苷 键、β-1,6-糖苷键 聚合度几百到几万4000200以下 聚合物β-1,4-葡聚糖G木质素、GS木质 素、 GSH木质素木聚糖类、半乳糖葡萄糖苷露聚糖、葡萄糖甘露聚糖 结构由结晶区和无 定型区两相 组成立体线性 分子α不定型的、非均一 的、非线性 的三维立体聚合 物 有少量结晶区的空间结构不 均一的分子，大多为无定型 三类成分之间的连接氢键与半纤维素之间 有化学健作用 与木质素之间有化学健作用 天然纤维素原料除上述三大类组分外，尚含有少量的果胶、含氮化合物和无机物成分。天然纤维素原料不溶于水，也不溶于一般有机溶剂，在常温下，也不为稀酸和稀碱所溶解。 三．纤维素的分类 按照聚合度不同将纤维素划分为：α-纤维素、β-纤维素、γ-纤维素，据测α-纤维素的聚合度大于200、β-纤维素的聚合度为10～100、γ-纤维素的聚合度小于10。工业上常用α-纤维素含量表示纤维素的纯度。 综纤维素是指天然纤维素原料中的全部碳水化合物，即纤维素和半纤维素的总和。
羟乙基纤维素（HEC） 一、化学名称：羟乙基纤维素（HEC） 结构式： 二、技术要求： 质量标准 三、性状: 本品为白色或微黄色无嗅无味易流动的粉末,40目过筛率≥99%;软化温 度:135-140℃ ;表现密度:0.35-0.61g/ml;分解温度:205-210℃ ;燃烧速度较慢;平衡含温量:23℃ ;50%rh时6%,84%rh时29%。 既溶于凉水溶于热水,一般情况下在大多数有机溶媒中不溶。PH值在2-12范围内粘度变化较小,但超过此范围粘度下降。 四、重要性质: 羟乙基纤维素作为一种非离子型的表面活性剂,除具有增稠、悬浮、粘合、浮化、成膜、分散、保水及提供保护胶体作用外,还具有下列性质: 1、 HEO可溶于热水或冷水,高温或煮沸不沉淀,使它具有大范围的溶解性和粘度特性,
及非热凝胶性; 2、本身非离子型可与大范围内的其他水溶性聚合物,表面活性剂、盐共存,是含高浓度电解质溶液的一种优良的胶体增稠剂; 3、保水能力比甲基纤维素高出一倍,具有较好的流动调节性, 4、 HEC的分散能力与公认的甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素相比分散能力最差,但保护胶体能力最强。 五、溶液和配制方法 1、向容器中加规定量的干净水; 2、在低速搅拌下加入羟乙基纤维素,搅拌至所有羟乙基纤维素,搅拌至所有物料完全湿透; 3、搅拌至所有羟乙基纤维素完全溶解后再加配方的其他组分搅匀即可。 六、包装: 纸袋内衬聚乙烯袋封装,25kg/袋,注意防潮。 七、用途: 一般用作增稠剂、保护剂、粘合剂、稳定剂以及制备乳剂、冻胶、软膏、洗剂、清眼剂、栓剂和片剂的添加剂,亦用作亲水凝胶、骨架材料、制备骨架型缓释制剂,还可用于食品方面作稳定剂等作用。
新型药用高分子材料的研究现状 首先，我们先来了解一下什么是高分子材料。 高分子材料：macromolecular material，以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。 了解过了高分子材料，我们再来了解下什么是药用高分子材料。 药用高分子材料（polymers for pharmaceuticals）具有生物相容性、经过安全评价且应用于药物制剂的一类高分子辅料。 近年来，随着纳米技术与材料科学的发展，涌现出大量纳米级微粒负载药物的新型制剂，极大地推进了新型药用高分子的研究与发展。在制药领域中，高分子材料的应用具有久远的历史。药用高分子的发展，不仅改变了传统的用药方式，开辟了药物制剂学的新领域，丰富了药物的类型，而且对制剂学与药理学的发展提出了大量的新问题。上世纪六十年代开始,大量新型高分子材料进入药剂领域,推动了药物缓控释剂型的发展。这些高分子材料以不同方式组合到制剂中,起到控制药物的释放速率，释放时间以及释放部位的作用。 那么，它的作用原理又是什么呢？ 药用高分子材料是一种药物缓释技术，就是通过医用高分子材料包覆在药物表面，当然药物不是成块状的，而是很小的。有高分子材料的保护，药物在短时间内不会被身体吸收，而是随血液流动到特定区域，当到达之后药物表面的高分子材料已经溶解到血液中，最终随体液排出。而药物能够有针对性的治疗病患处。 那么，目前的药用高分子材料有哪些呢？ 首先，是淀粉及其衍生物 其中包括：淀粉、糊精、预胶化淀粉和羧甲基淀粉钠等 然后是纤维素及其衍生物和纤维素醚的酯类 已列入一些国家法定典籍中的要用纤维素有粉状纤维素和微晶纤维素两种。 纤维素衍生物有：纤维素酯类、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和低取代羟丙基纤维素、羟丙甲纤维素。 纤维素醚的酯类有：羟丙甲纤维素酞酸酯、醋酸羟丙甲纤维素琥珀酸酯。 最后是一些其他的天然药用高分子材料。 其中包括：阿拉伯胶、明胶、瓜尔豆胶、壳多糖和脱乙酰壳多糖、西黄蓍胶、黄原胶、透明质酸、琼脂、海藻酸钠、白蛋和聚麦芽三糖。 而药用高分子对材料又有哪些基本要求呢？ 第一，要有利于成品的加工； 第二，要有利于提高生物利用度或病人的适应性； 第三，要有助于从外观鉴别药物制剂； 第四，要有助于增强制剂在贮存或应用时的安全性和有效性。 目前，药用高分子材料在药物制剂中主要作为辅料应用，是药物制剂不可缺
主要分为甲基纤维素（MC)，羟丙基甲基纤维素(HPMC），羟乙基纤维素（HEC），羧甲基纤维素（CMC） 附：HPMC与MC、HEC、CMC的应用区别 HPMC和MC是两种不同的产品。 1、甲基纤维素（MC）分子式 将精制棉经碱处理后，以氯化甲烷作为醚化剂，经过一系列反应而制成纤维素醚。一般取代度为 1.6~2.0，取代度不同溶解性也有不同。属于非离子型纤维素醚。 （1）甲基纤维素可溶于冷水，热水溶解会遇到困难，其水溶液在pH=3~12范围内非常稳定。与淀粉、胍尔胶等以及许多表面活性剂相容性较好。当温度达到凝胶化温度时，会出现凝胶现象。 （2）甲基纤维素的保水性取决于其添加量、粘度、颗粒细度及溶解速度。一般添加量大，细度小，粘度大，则保水率高。其中添加量对保水率影响最大，粘度的高 低与保水率的高低不成正比关系。溶解速度主要取决于纤维素颗粒表面改性程度和颗粒细度。在以上几种纤维素醚中，甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素保水率较高。 （3）温度的变化会严重影响甲基纤维素的保水率。一般温度越高，保水性越差。如果砂浆温度超过40℃，甲基纤维素的保水性会明显变差，严重影响砂浆的施工性。 （4）甲基纤维素对砂浆的施工性和粘着性有明显影响。这里的“粘着性”是指工人涂抹工具与墙体基材之间感到的粘着力，即砂浆的剪切阻力。粘着性大，砂浆的剪切阻力大，工人在使用过程中所需要的力量也大，砂浆的施工性就差。在纤维素醚产品中甲基纤维素粘着力处于中等水平。 2、羟丙基甲基纤维素（HPMC）分子式为 羟丙基甲基纤维素是近年来产量、用量都在迅速增加的纤维素品种。是由精制棉经碱化处理后，用环氧丙烷和氯甲烷作为醚化剂，通过一系列反应而制成的非离子型纤维素混合醚。取代度一般为 1.2~2.0。其性质受甲氧基含量和羟丙基含量的比例不同，而有差别。 （1）羟丙基甲基纤维素易溶于冷水，热水溶解会遇到困难。但它在热水中的凝胶化温度要明显高于甲基纤维素。在冷水中的溶解情况，较甲基纤维素也有大的改善。 （2）羟丙基甲基纤维素的粘度与其分子量的大小有关，分子量大则粘度高。温度同样会影响其粘度，温度升高，粘度下降。但其粘度高温度的影响比甲基纤维素低。其溶液在室温下储存是稳定的。 （3）羟丙基甲基纤维素的保水性取决于其添加量、粘度等，其相同添量下的保水率高于甲基纤维素。 （4）羟丙基甲基纤维素对酸、碱具有稳定性，其水溶液在pH=2~12范围内非常稳定。苛性钠和石灰水，对其性能也没有太大影响，但碱能加快其溶解速度，并对粘度销有提高。羟丙基甲基纤维素对一般盐类具有稳定性，但盐溶液浓度高时，羟丙基甲基纤维素溶液粘度有增高的倾向。
企业名称：阿华生物药业 该企业的母公司为上市公司，有着雄厚的资金实力。公司主导产业基因工程药物纳入省高新技术产业发展规划，享受上市公司、省级技术开发中心、GMP认证厂家、省高新技术企业等优惠政策。公司所在地占地面积大，周围无污染，适宜基因工程药物的生产，而且人力、生产成本低，发展空间广阔。公司在与省医学科学院基础医学研究所联合建立了负责基因工程药物上游技术开发的阿华生物技术研究所，该所共有研究人员20人，其中研究员、副研究员10人，硕士、博士8人，留美、英、日人员5人，在基因工程药物的开发、肿瘤生物治疗技术应用研究方面处于国领先水平，留美归国博士、所长田志刚先后主持完成了19项国家、省、部级科研项目。公司在与华东理工大学联合建立了负责基因工程药物下游技术研究的阿华生物工程研究所，该所共有研究人员15人，其中硕士以上的8人，该所在EPO工业生产工艺、大规模培养杂交瘤细胞生产体治疗用单抗、细胞培养用生物反应器的研制和应用等方面处于国际领先和先进水平。所长元兴教授为博士生导师、国家863专家组成员，多次主持国家863计划、国家科技攻关项目。公司法人代表章安为全国优秀科技工作者，享受国务院专家津贴，在中成药、基因工程药物的研究与开发和企业管理方面颇有建树。母公司驰名中外，有着极高的企业及品牌信誉，在全国设有40多个营销分公司，其中具有医学专业学历的高级营销人员68人，形成了功能齐全、覆盖全国的营销网络。两所、一基地、一网形成了符合科研和市场规律的基因工程产业链。
药用辅料—微晶纤维素（MCC）在药剂上的应用 1阿华制药，聊城252000 一、前言 药用辅料（pharmaceutical excipients）广义上指的是能将药理活性物质制备成药物制剂的各种添加剂。国际药用辅料协会（IPEC）的定义是：药用辅料是药品制剂成型时，以保持稳定性、安全性或均质性，或为适应制剂的特性以促进溶解、缓释等为目的而添加的物质。它的作用有：（1）在药物制剂制备过程中有利于成品的加工；（2）加强药物制剂的稳定性，提高生物利用度和病人的顺应性；（3）有助于从外观鉴别药物制剂；（4）增加药物制剂在贮存或应用时的安全性或有效性。 近年来国外对药物制剂的要求，不仅有药物的纯度、均匀溶出度(释放度)和稳定性等，而且要求药物在体达到所需的血药浓度(生物利用度)，以提高药物的治疗效果，减少副作用。为此，应用新型的辅料，研究新工艺和新剂型，已成为国外制剂工作者的重要手段。随着药用高分子材料的发展，制剂新辅料正在不断涌现。 微晶纤维素（MCC）是由天然纤维经强酸在加热条件下水解后除去其中无定形纤维而得到的棒状或颗粒状的晶体。微晶纤维素分子之间存在氢键，受压时氢键缔合，故具有高度的可压性，常被用作于粘合剂；压制的片剂遇到体液后，水分迅速进入含有微晶纤维素的片剂部，氢键即刻断裂，因此可作为崩解剂。此外，微晶纤维素的密度较低，比容积较大，粒度分布较宽，又常被用于作稀释剂。因此它是片剂生产中广泛使用的一种辅料。目前在国外．根据微晶纤维素的物理化学性能不同，巳形成多种规格品种，广泛应用于医药、食品、化妆品、轻化工、农业等各生产部门。由于它具有多方面的功能作用和优良性能，国外需求日益增长，且新用途正在不断地被开发出来，某些药用微晶纤维素品种巳形成系列化。 MCC目前进入国市场的有德国JRS公司、日本旭化成株式会社等，其中德国JRS公司规格较齐全，质量较佳，受到市场欢迎。最常用有PH102、103、301、112、200等可直接压片，PROSOLV技术的应用，使MCC具有更好的流动性和亲水性，对药物有较大的吸附力，加速了片剂的崩解，增加了难溶性药物的溶出度和生物利用度。国阿华制药等生产的MCC,其质量可与德国JRS公司的产品相媲美，在国市场供不应求。 二．MCC在制剂上应用 医药行业中MCC主要被用作两个方面，一是利用它在水中强力搅拌下易于形成凝胶的特性，而用于制备膏状或悬浮状类药物；二是利用其成型作用，而用于医药压片的赋型剂。目前，医药行业中压片赋型剂可分成两类。一类是传统的方法，使用淀粉赋型剂；第二类是使用新型的纤维素赋型剂。使用淀粉的工艺必须经过造粒阶段。而使用MCC则因为其流动性好，本身具有一定的粘合性而能直接压片．因此能使工艺简化，生产效率得以提高。另外．使用MCC，还有服用后崩解力好、药效快、分散好等优点，因而使MCC在压片赋型剂上得以广泛应用。
1、化学产品和企业标识 中文名：羟乙基纤维素 英文名：Hydroxyethyl cellulose 分子式： CAS号：9004-62-0 RTECS号：FJ5958000 UN编号： 危险货物编号： IMDG规则页码： 2、危险标识 GHS分类：不被分类 GHS标签要素： 符号：无符号 警示词：无警示词 危害说明： 物理危害：按照GHS标准，未被归类为有害物质； 健康危害：按照GHS标准，未被归类为有害物质； 环境危害：按照GHS标准，未被归类为有害物质。 GHS预防措施说明： 预防措施：无预防用语； 事故相应：无预防用语； 储存：无预防用语； 废弃处理：无预防用语。 不影响分类的其他危害：粉体和空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热能引起燃烧。 3、主要组成 物质/制剂：羟乙基纤维素 CAS号：9004-62-0
4、急救措施 皮肤接触：用肥皂水及清水彻底冲洗。就医。 眼睛接触：拉开眼睑，用流动清水冲洗15分钟。就医。 吸入：脱离现场至空气新鲜处。就医。 食入：误服者，饮适量温水，催吐。就医。 5、燃爆性和消防措施 避免接触的条件： 燃烧性：可燃。最大爆炸压力上升速率／100kPa：9．5 建规火险分级： 闪点(℃)： 自燃温度(℃)：360(粉尘云) 爆炸下限(V%)： 爆炸上限(V%)： 燃烧(分解)产物：一氧化碳、二氧化碳。 灭火方法：雾状水、抗溶性泡沫、二氧化碳、干粉。 6、泄漏应急处理 泄漏处置：隔离泄漏污染区，周围设警告标志，建议应急处理人员戴好口罩、护目镜，穿工作服。用大量水冲洗，经稀释的污水放入废水系统。如大量泄漏，收集回收或无害处理后废弃。 7、搬运和储存 储运注意事项：储存于阴凉、通风仓间内。远离火种、热源。保持容器密封。防止阳光曝晒。应和氧化剂分开存放。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。 工程控制：提供良好的自然通风条件。 8、防护措施 呼吸系统防护：一般不需特殊防护。 眼睛防护：高浓度环境中，戴安全防护眼镜。 防护服：穿工作服。 手防护：必要时戴防护手套。 其他：工作后，淋浴更衣。注意个人清洁卫生。
纤维素衍生物粘合剂的应用 班级:高分1031 姓名:张赛学号:201020205121 纤维素是自然界广泛存在的可再生的天然资源，据专家计，全球每年利用天然生物可生产数千亿吨的纤维素。然纤维素的利用尚未充分开发，造成资源及能源的巨大浪。纤维素是由D一吡喃葡萄糖酐以B—l，4苷键相互连接而的线形高分子，或看成是n个D-葡萄糖酐的聚合物(即失葡萄糖)。含有3个活泼的羟基，酯化和醚化可生成纤维素酯和纤维素醚2大类纤维素衍物。纤维素衍生物因其本身的优良性能，作为粘合剂在工业中有着广泛的应用。 1纤维素衍生物 1．1纤维素的醚类衍生物 可作粘合剂的纤维素醚类衍生物主要有甲基纤维素(Methylcellulose，Mc)、乙基纤维素(Ethylcellulose，Ec)、羧甲基纤维素(carboxymethylcellulose，cMC)和羧乙基纤维素(Carboxyethylcellulose，cEc)等。Mc是由氯甲烷或硫酸二甲酯与纤维素在碱存在下反应而得，亦可由纤维素与甲醇在脱水剂存在下反应而成，产物为灰白色纤维状粉末，不溶于乙醇、乙醚，但溶于冰醋酸，在水中溶胀成半透明胶状黏性液。Ec主要用氯乙烷醚化纤维素而成，产物为白色粒状热塑性固体，性质随乙氧基含量而变化。醚化度在0．7～1．3的EC具有水溶性。cMc是由一氯醋酸与纤维素在碱作用下反应生成，当醚化度为l，0～1．3时，可溶于碱液，醚化度在0．4以上时可溶于水。CMC为白色纤维状粉末或颗粒，无臭、无味、易溶于水，呈透明胶体溶液，水溶液呈中性或微碱性，不溶于酸、甲醇等有机溶剂，具有良好的粘接力、分散性、乳化性、扩散性及黏性，成膜性能良好。cEc是由氧化乙烯与纤维素在碱作用下生成，当每个葡萄糖基上的氧化乙烯反应度在0．64以上时，产品为水溶性；反应度在0．05～0.4时，产品为碱溶性。1．2纤维素的酯类衍生物 用作粘合剂的纤维素的酯类衍生物主要有硝酸纤维素(Nitrocellulose，Nc)和醋酸纤维素(Acetylcellulose，Ac)。硝酸纤维素又称纤维素硝酸酯，由纤维素经不同配比的硝酸一硫酸混合液处理而得，该品呈微黄色，外观如纤维，含氮量约为10％左右。Nc配制粘合剂时，需适当配合树脂、增塑剂、溶剂和助剂等。其缺点是易燃，长期光照会变色发脆。Ac亦可用作粘合剂，与Nc相比，其耐燃性