微晶纤维素的微细结构研究

第２７卷第２期　２００７年４月　林　产　化　学　与　工　业　

Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｖｏ１．２７　Ｎｏ．２　Ａｐｒ．２００７　

Ｋ一卡拉胶与纳米微晶纤维素凝胶化的研究　

郭瑞　。，丁恩勇　

（１．中国科学院广州化学研究所；纤维素化学重点实验室，广东广州５１０６５０；　

２．中国科学院研究生院，北京１０００３９；　

３、华南理工大学材料科学与工程学院，广东广州５１０６４１）　

摘要：　Ｋ一卡拉胶和纳米微晶纤维素（ＣＮＣ）共混时可以得到凝胶多糖。多糖总质量分数为１％，　

Ｋ一卡拉胶与纳米微晶纤维素的比例为９：１时，可达到协同相互作用的最大值。研究了ｐＨ值和体　

系盐离子浓度对凝胶强度的影响，并通过丌一ＩＲ光谱和Ｒａｍａｎ光谱对这两种多糖之间的相互作用机理进行了初步的　

探讨。　关键词：　Ｋ一卡拉胶；纳米微晶纤维素；凝胶化　

中图分类号：ＴＱ３５１．４７；０６３６　文献标识码：Ａ　文章编号：０２５３—２４１７（２００７）０２－０１２０－０３　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｇｅｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｋ—ｃａｒｒａｇｅｅｎａｎ　ｗｉｔｈ　Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ　Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ　

ＧＵＯ　Ｒｕｉ　．－．ＤＩＮＧ　Ｅｎ．ｙｏｎｇ　＇　

（１．Ｋｅｙ　Ｌａｂ．ｏｆ　Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ　ａｎｄ　Ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃｓ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，　

Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０６５０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇｒａｄｕａｔｅ　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００３９，Ｃｈｉｎａ；　

３．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０６４１，Ｃｈｉｎａ）　

・２５４・　中国现代药物应用２０１５年２月第９卷第３期Ｃｈｉｎ　Ｊ　Ｍｏｄ　Ｄｒｕｇ　Ａｐｐｌ，Ｆｅｂ　２０１５，Ｖｏ１．９，Ｎｏ．３　微晶纤维素性质研究及其片剂成型性考察　张南廖正根乔军辉王娟刘歆　・实验研究・　【摘要】目的　考察微晶纤维素不同压力下压缩成型性。方法测定微晶纤维素各种性质，通过　直接压片法考察片剂成型性。结果Ａ一１压缩性最好，其次为Ｄ一１，Ｂ－１。所有ＭＣＣ　ＰＨ１０２的可压性差　别不大。结论建立了微晶纤维素各性质的测定方法，通过直接压片法考察了微晶纤维素不同压力下压　缩成型性。为片剂制剂工艺的选择提供可参考的数据，也为后续建立各性质和片剂成型性关系的数学分　析奠定基础。　【关键词】微晶纤维素；压缩成型性；抗张强度　ＤＯＩ：１０．１４１６４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎｌ　１—５５８１／ｒ．２０１５．０３．１８７　在药用辅料的研究与开发过程中，通过改变药用辅料的　分子量、粒径、含水量等某些理化性质，可以得到多种不同　型号的辅料，以满足制剂生产过程中不同的使用需求。辅料　的理化性质如粒径、分子量、密度、比表面积、结晶度等，　是否会对辅料的成型性等功能性质产生显著影响，若能产　生影响，确定何种理化性质是成型性等功能性质的主要影　响因素，从而根据制剂需要在理论上指导辅料的设计、生　产及筛选。　本文立足于辅料理化性质与片剂成型性的相关性研究。　以ＭＣＣ为模型辅料，分析微晶纤维素辅料物性指标与片剂　成型性的关系，为通过控制、改变辅料理化性质优化、细分　其功能提供依据。　１材料与方法　１．１材料１６种ＭＣＣ购自５个不同的厂家，分别为安徽山　河药用辅料有限公司（代号为Ａ），山东聊城阿华制药有限公　司（代号为Ｂ），德国ＪＲＳ公司（代号为ｃ），日本旭化成株式会　社（代号为Ｄ），美国国际特品有限公司ＩＳＰ（代号为Ｅ）。　ＰＨ１０１型ＭＣＣ分别用Ａ一１，Ｂ一１（棉浆型），Ｂ一３（溶解浆型），　Ｃ一１，Ｄ一１，Ｅ一１表示；ＰＨ１０２型ＭＣＣ分别用Ａ一２，Ｂ一２（棉浆型），　Ｂ一４（溶解浆型），Ｃ一２，Ｄ一２，Ｅ一２表示；ＰＨ１１２型ＭＣＣ用Ｃ一３　表示；ＰＨ３０１型ＭＣＣ用Ｄ一３表示；ＰＨ３０２型ＭＣＣ用Ｄ一４表示；　ＫＧ８０２型ＭＣＣ用Ｄ一５表示。氢氧化乙二胺铜（ＳＩＧＭＡ西格　玛奥德里奇公司），正己烷、丙酮均为分析纯ｆ国药集团化学　试剂有限公司）。　１．２仪器ＥＲＷＥＫＡ—ＴＲＤ８多功能压片机ｆ德国艾维卡公　司），ＭＡ一４５卤素水分测定仪（德国赛多利斯公司），ＴｒｉＳｔａｒ　３０００全自动比表面积及孔隙度测定仪（美国麦克公司），Ｍａｓ　ｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００激光粒度测定仪（英国马尔文仪器有限公司），乌　氏粘度计（上海良晶玻璃仪器厂），动态接触角测定仪ｆ德国　ＧｍｈＨ设备有限公司），ＢＴ一１０００型粉末综合性测定仪ｆ丹东　市百特仪器有限公司）。　基金项目：国家自然科学项目（项目编号：８１１６０５２２）；“赣鄱　５５５”Ｔ程领军人才培养计划项目　作者单位：４５０００３郑州人民医院药学部（张南乔军辉王　娟刘歆）；江西中医药大学现代中药制剂教育部重点实验室（廖正　根）　通迅作者：廖正根　１．３方法　１．３．１微晶纤维素粉体学性质考察　１．３．１．１粒度分布的测定所有ＭＣＣ样本粉体采用Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ　２０００激光粒径测定仪测定粒径及其分布。　１．３．１．２休止角的测定　采用粉末综合性测定仪并结合固　定圆锥底法测定，每次测量重复３次，取其平均值为实验　结果。　１．３．１．３松密度和振实密度的测定采用ＢＴ一１０００型粉末　综合性测定仪测定，并根据Ｃ＝（ｄｆ－ａｏ）Ｉ￣ｆｘ　１００％算出压缩指　数。式中　为振实密度，　为松密度。　１．３．２微晶纤维素结构性质表征　１．３．２．１平均分子量及聚合度取ＭＣＣ样品约１．３　ｇ，精密　称定，置１２５　ｍｌ带塞锥形瓶中，精密加水和１．０　ｍｏｌ／Ｌ氢氧　化乙二胺铜溶液各２５　ｍｌ，加塞后于电磁搅拌器上搅拌３０　ｒａｉｎ　使其完全溶解，转移适量该溶液至乌氏粘度计ｆ毛细管内径　０．８４　ｍｍ，已校正）中，在２５℃水浴中平衡至少５　ｍｉｎ后，记　录溶液流经乌氏粘度计上下两个刻度时的时间ｔ　（以ｓ计）。　按　＝　）计算溶液的运动粘度（　），　为粘度计常数。取１．０　ｍｏｌ／Ｌ氢氧化乙二胺铜溶液２５　ｍｌ与等量水混合，用乌氏粘度　计（毛细管内径０．６３　ｍｍ，已校正）按上述方法，测得液体流　出时间ｔ　。按公式　＝　。）计算溶剂的运动粘度（　），　为粘　度计常数。用公式　计算供试品的相对粘度＂１１：根　据计算得的相对粘度　值，查特性粘度表（ＢＰ１９９８，Ｐ２８９），得　特性粘度［１１］ｃ，用公式产　硐计算供试品的聚合度　Ｐ。其中１ＴＩ为供试品取样量（ｇ），ｂ为供试品干燥失重百分率。　乌氏粘度计毛细管内径０．８４　ｍｍ的粘度计常数为０．０３９１８　ｒａｍ％　；毛细管内径０．６３　ｍｍ的粘度计常数为０．０１２５４　ｍｍ２／ｓ　。　１．３．３微晶纤维素的物理性质考察　１．３．３．１含水量采用ＭＡ一４５卤素水分测定仪测定样品的　水分含量。　１．３．３．２溶胀性膨胀度是药品膨胀性质的指标，先将样　品置于６０℃真空干燥箱干燥至恒重。测定方法参考２０１０版　中国药典第一部附录ＩＸＯ　Ｊ。　１．３．３．３润湿性接触角的测定接触角的测量是基于　Ｗａｓｈｂｕｒｍ公式，使液体通过毛细上升进入一种多孔介质，通　过固气界面到固液界面的转换来实现测量　’

微晶纤维素理化性质应用(共6234字)

1微晶纤维素的理化性质

微晶纤维素是一种极细微的白色粉末状物质,在显微镜下观测,呈各向异性的纺锤状聚集体———颗粒束状物,其颗粒

大小一般在20~80μm,极限聚合度(LODP)在15~375,它无臭、无味、不溶于水、稀酸、有机溶剂和油脂,具有极强的流动

性,在稀碱溶液中部分溶解、润胀。这一特定产物主要有3

个基本特性[1]:(1)平均聚合度达到极限聚合度值;(2)具有纤维素I的晶格特征,结晶度高于原纤维素;(3)具有极强的

吸水性,并且在水介质中经强剪切力作用后,具有生成凝胶体的能力。由此可知,通常所称水解纤维素是各类降解纤维

素混合产物的总称,而微晶纤维素只限于具有上述3个特性

的水解纤维素。这3个特性即是衡量与检验微晶纤维素的唯一标准,也是区分其与水解纤维素的主要标准。微晶纤维素

的理化性质主要表现在结晶度、聚合度、形态结构、吸水值、比表面积及反应性能等方面。

1•1结晶度

结晶度是指结晶区占纤维素整体的百分率,是微晶纤维素的一个重要指标,表明结晶的结构状态,并决定产品质量与用

途。结晶度的大小对纤维素纤维的尺寸稳定性和密度等都有影响,其常规测量方法为X-射线衍射法和红外光谱法。利用

X-射线衍射法测定各种微晶纤维素样品可知,微晶纤维素都

保留有纤维素I的结晶,且所有微晶纤维素的结晶度与晶体大小均高于原纤维素,有研究表明[2],不同原料及不同水解

方式得到的产品的结晶度差异较大,且不同测定方法也影响结晶度的大小,但通常结晶度在0•68~0•80变动[3]。

1•2聚合度

聚合度是指纤维素中重复的葡萄糖结构单元的数目。纤维素原料在酸解过程中,纤维素分子中的β-1,4葡萄糖苷键断裂,

微晶纤维素是当聚合度下降到趋于平衡时所得产品,此时聚

合度称为平衡聚合度(LODP)。它反映的是折叠在纤维素微原纤颗粒内部的纤维素分子链的长度。聚合度的测定较常用的

是以毛细管黏度计和落球式黏度计为主的黏度法,通常用铜氨,铜乙二胺和镉乙二胺溶液作为溶剂。由表1得知,不同原

纳M微晶纤维素——坚固环保的未来建筑材料-建筑论文

纳M微晶纤维素——坚固环保的未来建筑材料

尽管纤维素是所有植物结构的重要组成部分，但作为造纸业和食品工业的副产品，它们在多数时候却只能被浪费掉。不过，这种情况有望改观。

翻译/ 海风

为了寻找到生产生物燃料最经济有效的办法，科学家和工程师们曾经付出无尽的努力。现在在人们的一般认知中，纤维素常常作为一种生物燃料而存在着。纤维素由绿藻分解，可提高沼气产量，再经过层层工序，便可转化为燃料为人类所利用。但是最近，这一植物产品成为普渡大学科学小组里的一个相当有趣的科研课题。

这项研究是由美国林务局的林产品实验室通过美国农业部、普渡大学研究基金会和美国国家科学基金会进行资助的。该小组由研究所的一名博士生费尔南多.L.

德里领导。这一次，科学家们发现了纤维素的另一特性——它能变得令人难以想象的坚硬。这一发现有望使纤维素成为绿色建筑的后备材料。

实验之初，研究小组决定观察一个只有3 纳M宽、500 纳M长的纳M微晶纤维素的微小样本。因体积小，所以结构极其脆弱，并且很难用一般的光学显微镜和实验设备进行研究。然而，出乎所有人意料的是，在量子力学基础上，经过详细的实验最终证明，即便非常微小，这种材料却如钢铁一般坚硬。普渡大学土木工程系一名助理教授说：“这种材料表现出了惊人的性能。它储量充足并且可重复利用，又是造纸工业的废弃产物。”

他们将研究发现和科研论文详细地刊登在了《纤维素》杂志12

月刊的封面上。作者包括普渡大学博士生费尔南多.L. 德里、通用汽车公司发展战略研究中心的化学科学与材料系统实验室研究员路易斯G. 赫克托Jr.、美国林务局林产品实验室研究员罗伯特J. 穆恩和札瓦蒂埃瑞。

札瓦蒂埃瑞说：“很难用实验来测定这些晶体的性质，因为它们实在太微小了，这是我们第一次用量子力学测量其性质。”一个典型的纤维素木质纤维只有几十微M宽，一毫M左右长。经过生产木浆的所有流程，矩阵式的木质素分子束被打破并洗脱成悬浮液留在水中。木浆纤维素在干燥时，保持有绒毛或棉绒的一致性。木浆纤维素层会让人想起湿纸巾的机械性能。它可能不是你期望的人类已知的材料中最强的一种。毕竟，纸是由木浆中的纤维素制成的，并没有表现出非凡的强度或刚度。