第四章药用天然高分子材料3ppt第七章医用高分
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药用高分子材料学 Polymers in PharmaceuticsContents in this chapter淀粉第四章 药用天然高分子材料第一节 淀粉及其衍生物预胶化淀粉 羧甲基淀粉钠 纤维素 微晶纤维素 粉状纤维素 纤维素酯类 纤维素醚类 纤维素醚的酯类 阿拉伯胶 明胶 瓜尔豆胶 壳多糖和脱乙酰壳多糖第二节 纤维素及其衍生物第三节 其它药用高分子材料学本章学习要求1 2 3掌握淀粉、预胶化淀粉、羧甲基淀粉钠等的结构、性 质及其在药剂学中的应用; 掌握微晶纤维素的结构、性质及其在药剂学中的应用 掌握纤维素衍生物醋酸纤维素、羧甲基纤维素钠、交 联羧甲基纤维素钠、乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟 丙甲纤维素的结构、性质及其在药剂学中的应用 4 熟悉纤维素醚、纤维素酯类的结构、性质和应用 5 掌握明胶、瓜耳豆胶、壳多糖、脱乙酰壳多糖等天然药 用高分子材料的结构、性质和应用第一节 淀粉及其衍生物一、淀粉 (一) 名称、种类与制法 (二) 分子结构 (三) 基本理化性质 (四) 在药剂中的应用 (五) 安全性 (六) 法规 二、预胶化淀粉 三、羧甲基淀粉钠(一)名称、种类与制法1 名称USPNF: Corn starch BP: Maize starch JP: Corn starch PhEur: maize starchmost common type used in the pharmaceutical industry Potato starch Tapioca starch Wheat starch Potato starch Tapioca starch Wheat starch Rice starch Potato starch Wheat starch Rice starch Potato starch Wheat starch Rice starchTapioca=Cassava=木薯三大薯之一CornPotatoTapiocaWheat1中国药典2010年版 本品系自禾本科植物玉蜀Zea mays L.的颖果或大戟科植物 木薯的块根中制得的多糖类颗粒淀粉的生产主要是物理过程 最常用的加工方法:wet milling 1 粗破碎 coarse milling 2 反复水洗 repeated water washing 3 湿法过筛 wet sieving 4 离心分离,脱水 centrifugal separation 5 湿淀粉干燥粉碎 dried and milledChemical Name Starch CAS Registry Number [9005-25-8] Empirical Formula and Molecular Weight (C6H10O5)n = 50,000–160,000 where n = 300–1000. n : polymerisation(二)分子结构 淀粉是天然存在的糖类,多个葡萄糖分子以α-1,4-糖苷键首尾相连而 成,在空间呈螺旋状结构不同来源淀粉的共同点: 结构单元相同:分子式: (C6H10O5)n = 5,0000–16,0000 n = 300–1000 直链淀粉(amylose) 一般的淀粉含有两种多糖分子: 支链淀粉(amylopectin) 在各种淀粉中,直链淀粉约占20-25% 支链淀粉约占75-85%D -吡喃环形葡萄糖 (D-glucopyranose)不同品种淀粉的直链和支链淀粉含量 不同来源淀粉的区别: 直链淀粉/支链淀粉的比例不同 例如: 玉米淀粉含27%直链淀粉,马铃薯淀粉含22%,木薯淀粉 含17% 糯玉米几乎均为支链淀粉,没有直链淀粉淀粉 玉米 粘玉米 高粱 粘高粱 稻米 糯米 小麦 马铃薯 木薯 甘薯 直链淀粉含量% 27 0 27 0 19 0 27 20 17 18 70 支链淀粉含量% 73 100 73 100 81 100 73 80 83 82 30导致淀粉理化性质的改变药剂学中应用的区别高直链玉米生产减肥食品和煎炸食品,是糖尿病人的理想食品22—麦芽糖单位 3—异麦芽糖单位 4-α-1,6苷键 5—α-1,4苷键D-葡萄糖的结构•分支部分α-1,6苷键平面化的D-葡萄糖结构式直链部分 α-1,4苷键支链淀粉化学结构 m—聚合度 n—约为60 α-1,6苷键 小分支β -D-吡喃葡萄糖 α -D-吡喃葡萄糖α-D-glucose pointing down直链淀粉(糖淀粉)以α-1,4苷键连接的葡萄糖单元.β-D-glucosepointing out线性聚合物 分子量为3.2*104-1.6*105,相当于聚合度n为200-980 直链淀粉由于分子内氢键作用,链卷曲成螺旋形 每个螺旋圈大约有6个葡萄糖单元D-glucose switch between its different forms支链淀粉(胶淀粉)直链淀粉分子链构象D -吡喃环形葡萄糖由D-葡萄糖聚合而成 分支状淀粉直链部分α-1,4糖苷键支链淀粉的分子量较大,是直链淀粉的3倍以上 根据分支程度的不同,平均分子量范围在1000万-2亿,相当 于聚合度为5万-100万 一般认为每隔15个单元,就有一个α-1,6苷键接出的分支 小分支>50, 形状如高粱穗直链淀粉化学结构式3分支部分α-1,6苷键(三)基本理化性质1 外观性质-性状 白色细粉,无嗅无味支链淀粉链型构象示意图 1—葡萄糖单位 2—麦芽糖单位 3—异麦芽糖单位 4-α-1,6苷键 5—α-1,4苷键由非常小的球形或卵形颗粒组成 颗粒粒径与植物来源有关直链部分 α-1,4苷键支链淀粉化学结构 m—聚合度 n—约为60 α-1,6苷键 小分支Potato Powder2 结构性质3 显微镜下性质 (Microscopy) 颗粒形状和大小与植物来源有关,可用于原料鉴别淀粉为半结晶聚合物(semicrystalline polymer) 线性直链淀粉( amylose )分子为无定型(amorphous) 支链淀粉为部分结晶(partially crystalline) 淀粉颗粒中的结晶区域散布于连续的无定型之中粉状颗粒(如:马铃薯和木薯淀粉)形状大而规则( 圆形,椭圆,卵形) 角状淀粉(如:玉米和大米淀粉)一般为多边形未改性淀粉为单个颗粒 还观察到聚集物质 (由于干燥条件) 干燥期间大量的热和水分使颗粒表 面轻微胶化,引起颗粒粘附在一起 形成聚集物完全不同的形态 颗粒不规则 淀粉颗粒难以分辨 与预胶化过程有关未改性淀粉的SEM (magnification 2700).预胶化淀粉的SEM图 (magnification 100×).4在偏振光下观察未改性淀粉 两条黑线形成交叉或V形 交叉的形状可用于鉴别淀粉类 型 原理: 水分在淀粉颗粒中的密度和分 布不均匀 随着颗粒的干燥,在颗粒内形 成压力,导致在偏振光下形成 亮区 随着淀粉的溶胀或胶化,交叉 部分在偏振光显微镜下不再可 见SEM: 1 Excipient: Corn starch Manufacturer: Anheuser Busch Lot No.: 96A-3 (67) Magnification: 2400× Voltage: 20 kVSEM: 2 Excipient: Corn starch Manufacturer: AE Staley Mfg. Co. Lot No.: 96A-4 (G77912) Magnification: 2400× Voltage: 20 kV正交偏光器( crossed polarizers )下观察未改 性淀粉 (magnification 400)SEM: 3 Excipient: Potato starch Manufacturer: Starchem Lot No.: 96A-5 (1179) Magnification: 2400× Voltage: 20 kVSEM: 4 Excipient: Rice starch Supplier: Matheson, Coleman & Bell Magnification: 600×粉体学性质4 粉体学性质(Micromeritic Properties) 内容:粒径、表面积、密度、流动性质 影响淀粉材料的崩解、处理、压片性质 流动性 Flowability 淀粉的流动性弱 玉米淀粉内聚力强,流动性差 corn starch :10.8–11.7 g/s粉体学性质粒径分布 Particle size & distribution Determination technique sieving:for large amounts of material. optical microscopy:direct measurement of the individual particles Laser light scattering analysis Corn starch: 2–32 μm; Potato starch: 10–100 μm; Rice starch: 2–20 μm; Tapioca starch: 5–35 μm; Wheat starch: 2–45 μm.粉体学性质比表面积 Specific surface area Determination technique air permeametry nitrogen adsorption 重量比表面积 0.41–0.43 m2/g for corn starch; 0.12 m2/g for potato starch; 0.27–0.31 m2/g for wheat starch.5粉体学性质密度 Density 5 吸湿性(Hygroscopicity)及含水量 (Moisture content) classified as a moderately hygroscopic material 所有的淀粉均吸湿,迅速吸收空气中的水分 在30%~80% 相对湿度,玉米淀粉吸湿最小,马铃薯淀粉 吸湿最大。