淀粉及其衍生物

1、淀粉及其衍生物 第五章 藥用天然高分子材料 第一節(jié) 概述(定義、分類和特點(diǎn)) 第二節(jié) 多糖類天然高分子及其衍生物 淀粉、纖維素及其衍生物 阿拉伯膠、甲殼素類、透明質(zhì)酸 和海藻酸及其鹽 第三節(jié) 蛋白質(zhì)類天然藥用高分子及其衍 生物 膠原、明膠、白蛋白 淀粉及其衍生物 第一節(jié) 概述 一、天然藥用高分子材料的定義 天然藥用高分子材料是指自然界存 在的可供藥物制劑作輔料的高分子化合 物。它們有淀粉、纖維素、阿拉伯膠、 甲殼素、海藻酸、透明質(zhì)酸、明膠以及 白蛋白 ( 如人血清白蛋白 玉米蛋白、 雞蛋白等)等。植物、動(dòng)物和藻類是提取、 分離和加工天然藥用高分子材料的生物 材料。 淀粉及其衍生物 天然高分子材

2、料因從來源、使用等方面來 講是安全的綠色藥用輔料，在藥劑學(xué)上得到了 廣泛的應(yīng)用。但天然高分子材料的來源差異性 大、質(zhì)量不穩(wěn)定和性能不盡人意等不足，加之 隨著藥劑學(xué)的不斷現(xiàn)代化，傳統(tǒng)的天然藥用高 分子輔料也需要不斷現(xiàn)代化。因此,有必要根 據(jù)其結(jié)構(gòu)及性質(zhì)進(jìn)行物理、化學(xué)或生物的改性 加工處理,使其能符合藥用和制劑工業(yè)生產(chǎn)的 特殊需要和應(yīng)用要求。在改性加工處理過程中, 天然藥用高分子通過物理結(jié)構(gòu)破壞、分子切斷 重排、氧化或在分子中引人取代基,使其性質(zhì) 和使用性能發(fā)生變化，加強(qiáng)或賦予新的性質(zhì)的 天然藥用高分子衍生物。 （玉不鑿，不成器） 淀粉及其衍生物 例如,淀粉的改性產(chǎn)物羧甲基淀粉、 淀粉磷酸酯等;

3、纖維素的改性產(chǎn)物微晶 纖維素、羧甲基纖維素、鄰苯二甲酸醋 酸纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、 羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、丁 酸醋酸纖維素、琥珀酸醋酸纖維素等。 淀粉及其衍生物 二、天然藥用高分子材料的分類 天然藥用高分子材料按照其化學(xué)組成和結(jié) 構(gòu)單元可以分為多糖類、蛋白質(zhì)類和其他類。 多糖類天然藥用高分子是糖基間通過苷鍵 連接而成的一類高分子聚合體。其在醫(yī)藥工業(yè) 刷品工業(yè)應(yīng)用最多的有淀粉、纖維素、阿拉伯 膠,其次是海藻酸、甲殼素、果膠等。 蛋白質(zhì)類天然藥用高分子,主要是用動(dòng)物 原料制取的一類聚L-氨基酸化合物,明膠以及 白蛋白等屬于此類。 其他類則是無特定組成單元的天然藥用高 分子的統(tǒng)稱

4、。 淀粉及其衍生物 依據(jù)原料的來源,天然藥用高分子材 料還又可分為淀粉及其衍生物,纖維素及 其衍生和甲殼素及其衍生物等。前者是 指天然淀粉和由淀粉改性制取的產(chǎn)物 ( 淀粉衍生物 ),纖維素及其衍生物是天 然纖維素及由纖維素改性制取的產(chǎn)物 ( 纖維素衍生物 ), 后者則為天然殼素 及甲殼素改性物。纖維素衍生物在醫(yī)藥 工業(yè)和其他工業(yè)方面的應(yīng)用較為廣泛。 淀粉及其衍生物 此外,按照加工和制備方法,將天然高分子 經(jīng)過化學(xué)改性得到的高分子材料稱為天然高分 子衍生物,或稱為半合成高分子,如羧甲基淀粉、 淀粉硫酸酯, 羧甲基纖維素、鄰苯二甲酸醋酸 纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、羥丙基纖 維素、丁酸醋酸纖維

5、素、琥珀酸醋酸纖維素等; 將生物發(fā)酵或酶催化合成的生物高分子也歸為 天然高分子類,如黃原膠、右旋糖酐以及聚谷 氨酸等。 因此,藥用天然高分子材料包括:天然高分 子材料、生物發(fā)酵或酶催化合成的高分子材料 和天然高分子衍生物材料三大類。 淀粉及其衍生物 三、天然藥用高分子材料的特點(diǎn) 天然藥用高分子及其衍生物結(jié)構(gòu)和 性能各異。它們有的溶于水,有的難溶或 不溶于水;有的在藥物制劑作輔料時(shí)供外 用,有的可供口服; 有的口服后可被消化 吸收(如淀粉),有的則在人體內(nèi)不能生物 降解( 如纖維素 );有的具有生物活性或 靶向性(如白蛋白)。但絕大多數(shù)天然藥 用高分子材料及其衍生物具有無毒、應(yīng) 用安全、性能穩(wěn)定

6、、成膜性好、與生物 的相容性好、來源廣泛、工藝簡單、價(jià) 格低廉等優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn),是藥物制劑加工時(shí) 選用的一類重要輔料。 淀粉及其衍生物 作為藥用輔料,天然藥用高分子及其衍生物 不僅用于傳統(tǒng)的藥物劑型中,而且可用于緩釋制 劑(CRP、CRDDS)、納米藥物制劑、靶向給藥 系統(tǒng)(TDS)和透皮治療系統(tǒng)TTS)等新型現(xiàn)代劑 型和給(輸)藥系統(tǒng)。 以藥用淀粉納米載體為例,淀粉具有其他人 工合成材料所不具備的許多優(yōu)點(diǎn),如有良好的生 物相容性;可生物降解,降解速率可調(diào)節(jié);無毒、 無免疫原性;材料來源廣,成本低;與藥物之間無 相互影響。淀粉在水中可膨脹而具有凝膠的特 性,這也有利于其應(yīng)用于人體。 中國已就淀粉微

7、球、淀粉納米粒以及淀粉 微凝膠進(jìn)行了制備與應(yīng)用基礎(chǔ)研究。 淀粉及其衍生物 近30余年來,國外藥物制劑工業(yè)非常 重視天然藥用高分子及其衍生物的研究、 開發(fā)和應(yīng)用,涌現(xiàn)出大量的新型輔料,為制 劑質(zhì)量的改進(jìn)和新型給藥系統(tǒng)的創(chuàng)制提 供了豐富的物質(zhì)條件。國內(nèi)開展這方面 的工作尚處于初始階段,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我 國制劑生產(chǎn)和醫(yī)療事業(yè)發(fā)展的形勢(shì)需要。 淀粉及其衍生物 第二節(jié) 多糖類天然藥用高分子及其衍生物 多糖是由多個(gè)單糖分子脫水、縮合通過苷 鍵連接而成的一類高分子聚合體。它是自然界 中分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜且龐大的糖類物質(zhì),可以被人體 及生物所代謝利用或分解。從其分子組成單元 的種類看,它們有的是由一種糖基聚合而成的均

8、 多糖(homosaccharide),如纖維素、淀粉、甲殼 素等;有的則含有兩種或兩種以上的糖基叫雜多 糖(heterosaccharide),如阿拉伯膠、果膠、海藻 酸等。從多糖形成的聚合糖鏈形狀分析,有的是 直鏈結(jié)構(gòu)(如纖維素),有的既具直鏈結(jié)構(gòu)又具支 鏈結(jié)構(gòu)(如淀粉、阿拉伯膠)。 淀粉及其衍生物 天然多糖化合物分子量都很大,一般 為無定形粉末或結(jié)晶,具引濕性,有的可溶 于水,但不能成真溶液,有的成膠體溶液,有 的根本不溶于水,有的可吸水膨脹。糖基 和糖基之間的連接鍵苷鍵可為酸或酶催 化水解。多糖沒有甜味,也無還原性,有旋 光性,但是沒有變旋光現(xiàn)象。一般均多糖 為中性化合物,雜多糖表現(xiàn)為

9、酸性,故雜多 糖又稱酸性多糖。 淀粉及其衍生物 一、淀粉及其衍生物 (一)淀粉 1.淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) (l)結(jié)構(gòu) 淀粉是以顆粒狀存在于植物中， 顆粒內(nèi)除含有80%90%的支鏈淀粉 (amylopectin)外,還含有10%20%的直鏈 淀粉(amylose)。支鏈淀粉稱糖淀粉,直鏈 淀粉又稱膠淀粉。二者的結(jié)構(gòu)單元均為 D-吡喃型葡萄糖基。直鏈淀粉是葡萄糖 基之間以-1,4-苷鍵連接的線性多聚物,平 均聚合度為8003000,相對(duì)分子質(zhì)量 128000480000。 淀粉及其衍生物 由于分子內(nèi)氫鍵作用,直鏈淀粉形成 鏈卷曲的右手螺旋形空間結(jié)構(gòu),約6個(gè)葡萄 糖形成一個(gè)螺旋（見圖）。 淀粉及其衍生物

10、 支鏈淀粉是一種高度分枝的大分子, 各葡萄糖基單位之間以-1,4苷鍵連接構(gòu) 成主鏈,在主鏈分枝處又通過-1,6-苷鍵形 成支鏈,分枝點(diǎn)的-1,6-糖苷鍵占總糖苷鍵 的4%5%。支鏈淀粉的分子量較大,根據(jù) 淀粉來源及分支程度的不同,平均相對(duì)分 子質(zhì)量范圍在11075108,相當(dāng)于聚合 度為5萬250萬。一般認(rèn)為每隔15個(gè)單元, 就有一個(gè)-l,6苷鍵接出的分支。支鏈淀 粉分子的形狀猶如樹枝狀,小分支較多,估 計(jì)至少在數(shù)十個(gè)及以上。支鏈淀粉的分 子結(jié)構(gòu)和構(gòu)象分別見圖。 淀粉及其衍生物 淀粉及其衍生物 淀粉的分子量及分子量分布主要與其來源有 關(guān),谷物淀粉的低分子量部分含量較高,過40%, 其次為豆類、

11、薯類淀粉則小于30%;而高分子量 部分,以薯類所占的比例最大,其次是豆類、谷 類淀粉;荸薺淀粉的直鏈淀的量約29%,其直鏈淀 粉分子量比玉米淀粉中的大;豆類淀粉的直鏈淀 粉含量大于30%,其分子量也比玉米直鏈淀粉大。 不同種類、不同來源的淀粉分子量分布的不 均勻性以及直鏈/支鏈淀粉的比例、淀粉的晶體 形態(tài)和比例等差異性,是自然形成的,無法控制。 淀粉及其衍生物 根據(jù)偏振光測(cè)定淀粉顆粒發(fā)生的現(xiàn)象 來看,淀粉粒內(nèi)部構(gòu)造與球晶體相似,它是 由許多環(huán)層構(gòu)成的,層內(nèi)的針形微晶體(又 稱微晶囊)排列成放射狀,每一個(gè)微晶束則 是由長短不同的直鏈淀粉分子或支鏈淀 粉的分枝互相平行排列,并由氫鍵聯(lián)系起 來,形成

12、大致有規(guī)則的束狀體；另一方面, 與一般球晶體不同,淀粉粒具有彈性變形 現(xiàn)象。因此, 有一部分分子鏈?zhǔn)且詿o定形 的方式把微晶束串連起來。微晶起到了 物理交聯(lián)的作用。 淀粉及其衍生物 淀粉粒的超大分子 結(jié)構(gòu)模型 A一直鏈淀粉; B一支鏈淀粉 A 原淀粉與凝沉物 的XRD譜圖 a一原淀粉 b一 (正戊醇)=4% c一(正戊醇)=9.6% 淀粉及其衍生物 (2) 性質(zhì) 一般物性 a.形態(tài)與物性常數(shù) 玉米淀粉為白色結(jié)晶性粉末,顯微鏡下觀 察其顆粒呈球狀或多角形,平均粒徑大小為 1015m,堆密度0.462ml-1,實(shí)密度0.658ml-1,比表 面積0.50.72m2g-1,水化容量1.8,吸水后體積增

13、 加78%。流動(dòng)性不良,流動(dòng)速度為10.811.7gs-1。 淀粉在干燥處且不受熱時(shí),性質(zhì)穩(wěn)定。 b.淀粉的溶解性、含水量與氫鍵作用力 由于葡萄糖單元的羥基以氫鍵的形式排列 于內(nèi)側(cè),外側(cè)為親脂性的碳?xì)滏?，故淀粉的表?其呈微弱的親水性，能分散于水。 淀粉及其衍生物 2%的水混合液pH為5.56.5,與水的接觸角 為80.585.0;從溶解性看,淀粉不溶于水、乙醇 和乙醚等,但有一定的吸濕性,在常溫常壓下,淀 粉有一定的平衡水分,一般商業(yè)淀粉都有規(guī)定的 含水量(14 21%)。 盡管淀粉含有如此高的水分,但卻不顯示潮 濕而是呈干燥的粉末狀,這主要是因?yàn)榈矸鄯肿?中葡萄糖單元存在的眾多醇羥基與水分

14、子相互 作用形成氫鍵的緣故。 不同淀粉的含水量存在差別,這是由于淀 粉分子中羥基自行締合及與水分子締合程度不 同所致。 淀粉及其衍生物 c. 淀粉的吸濕與解吸 淀粉中含水量受空氣濕度和溫度變 化影響,陰雨天,空氣中相對(duì)濕度高,淀粉含 水量增加;天氣干燥,則淀粉含水量減少。 在一定的相對(duì)濕度和溫度條件下,淀粉吸 收水分與釋放水分達(dá)到平衡,此時(shí)淀粉所 含的水分稱平衡水分(可逆的)。在常溫常 壓下,谷類淀粉平衡水分為10%15%,薯類 為17%18%。用作稀釋劑和崩解劑的淀 粉,宜用平衡水分小的玉米淀粉。 淀粉及其衍生物 淀粉中存在的水分為結(jié)合水、界面 水和自由水三種狀態(tài)。自由水保留在物 體團(tuán)粒間或

15、孔隙內(nèi),仍具有普通水的性質(zhì), 隨環(huán)境濕度的變化而變化。這種水與吸 附它的物質(zhì)只是表面接觸,它具有生理活 性,可被微生物利用。結(jié)合水不再具有普 通水性質(zhì),溫度低于-25也不會(huì)結(jié)冰,不 能被微生物利用。排除這部分水,就有可 能改變物質(zhì)的物理性質(zhì).在測(cè)定水分的過 程中,這部分水有可能被排除。 淀粉及其衍生物 d.淀粉的水化、膨脹、糊化 淀粉顆粒中的淀粉分子有的處于有序態(tài)(晶 態(tài)),有的處于無序態(tài)(非晶態(tài)),它們構(gòu)成淀粉顆 粒的結(jié)晶相和無定形相。無定形相是親水的,進(jìn) 入水中就吸水,先是有限的可以膨脹,而后是整 個(gè)顆粒膨脹。 淀粉水化的過程伴隨著水化熱的產(chǎn)生,水化 熱的大小取決于樣品中原有水份的多少,含

16、水量 越大,水化熱越小,當(dāng)含水量達(dá)到1621%時(shí)水化 熱為零.此時(shí)為無定形淀粉水化達(dá)飽和,與水達(dá) 到平衡,晶相淀粉結(jié)構(gòu)未被破壞,為有限膨脹.但 當(dāng)加熱時(shí),晶相結(jié)構(gòu)將被破壞,失去物理交聯(lián)作 用,整個(gè)淀粉樣品溶化.其溶化溫度樣品中所含 水份有關(guān),水份越低,溶化溫度越高. 淀粉及其衍生物 在過量水存在時(shí),淀粉溶化溫度一般為 6080,此時(shí),淀粉晶相區(qū)消失,淀粉鏈在水作 用下,支鏈淀粉不斷伸展,分子鏈越來越松弛, 分子鏈間空間越來越大,直鏈淀粉的螺旋結(jié)構(gòu) 變成了線性結(jié)構(gòu),脫離了原來的支鏈淀粉網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu).這樣,支鏈淀粉以溶脹顆粒的形式存在, 而分散于水中,此時(shí)可將直鏈淀粉和支鏈淀粉 分離.分離后的支鏈淀

17、粉在水中繼續(xù)加熱可形 成穩(wěn)定的黏稠膠體溶液,冷卻后也不變化，經(jīng) 脫水、干燥、粉碎等加工，仍易溶于水，冷卻 后變成膠體。而直鏈淀粉經(jīng)過同樣的處理后， 在熱水中不溶，加熱至140150后再緩慢冷 卻，則先變成凝膠狀，然后又慢慢結(jié)晶。 淀粉及其衍生物 在過量水存在和一定溫度下，整個(gè)顆粒突 然大量膨脹、破裂，晶體結(jié)構(gòu)消失，最終變成 黏稠的糊，這種現(xiàn)象稱為糊化，發(fā)生糊化所需 的溫度稱為糊化溫度。 不同品種和來源的淀粉糊化溫度各異。玉 米淀粉6272,馬鈴薯淀粉5666。糊化的本 質(zhì)是水分子進(jìn)入淀粉粒中,結(jié)晶相和無定形相的 淀粉分子之間的氫鍵斷裂,破壞了締合狀態(tài),分 散在水中成為親水性的膠體溶液。直鏈淀粉

18、占 有比例大時(shí),糊化困難,甚至置高壓鍋內(nèi)長時(shí)間 處理也不溶解;支鏈淀粉占有比例大時(shí),較易使 淀粉粒破裂。其他影響糊化的因素有攪拌時(shí)間、 攪拌速度、酸堿度和添加的化合物等。 淀粉及其衍生物 e.淀粉的回生(老化、凝沉) 淀粉糊或淀粉稀溶液在低溫靜置一定時(shí) 間,會(huì)變成不透明的凝膠或析出沉淀,這種現(xiàn)象 稱為回生或老化,形成的淀粉稱為回生淀粉 （或-淀粉)。回生的本質(zhì)是糊化的淀粉在溫 度降低時(shí)分子運(yùn)動(dòng)速度減慢,直鏈淀粉分子和 支鏈淀粉分子的分校趨于平行排列,互相靠攏, 彼此以氫鍵結(jié)合,重新組成混合的微晶束(三維 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)),它們與水的親和力降低,故易從水 溶液中分離,濃度低時(shí)析出沉淀,濃度高時(shí),由 于

19、氫鍵作用,糊化淀粉分子又自動(dòng)排列成序,構(gòu) 成致密的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),便形成凝膠體。但此 時(shí)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與原來的天然淀粉樣品結(jié) 構(gòu)有很大差別。 淀粉及其衍生物 水解反應(yīng) 存在于淀粉分子中糖基之間的連接鍵-苷鍵, 可以在酸或酶的催化下裂解,形成相應(yīng)的水解 產(chǎn)物,呈現(xiàn)多糖具備的水解性質(zhì)。 a.酸催化水解 淀粉與水加熱即可引起分子的 裂解;與無機(jī)酸共熱時(shí),可催化開裂所有苷鍵(- 1,4,-1,6),水解是大分子逐步降解為小分子的過 程,經(jīng)歷淀粉糊精低聚糖麥芽糖葡萄糖, 最終水解物是葡萄糖。糊精是淀粉低度水解的 產(chǎn)物,是大分子低聚糖的碳水化合物,有分子大 小之分,所用酸一般為稀硝酸,因氯離子影響藥 物制劑

20、氯化物雜質(zhì)測(cè)定所以不用鹽酸。 淀粉及其衍生物 b.酶催化水解 淀粉在淀粉水解酶的催化 下,可以進(jìn)行選擇性水解反應(yīng)。淀粉水解 酶是催化水解淀粉的一類酶的總稱,主要 包括-淀粉酶、 -淀粉酶、葡萄糖淀粉 酶和脫支酶。幾種淀粉水解酶的特性見 表. 淀粉及其衍生物 顯色 淀粉和糊精分子都具有螺旋結(jié)構(gòu),每6 個(gè)葡萄糖基組成的螺旋內(nèi)徑與碘-碘負(fù)離 子(I2I-)直徑大小匹配,當(dāng)其與碘試液作用 時(shí),I3-進(jìn)入螺旋通道,形成有色包結(jié)物。螺 旋結(jié)構(gòu)長,包結(jié)的碘-碘負(fù)離子多,顏色加 深,故直鏈淀粉與KII2作用呈藍(lán)色,支鏈淀 粉呈紫紅色,糊精則呈紫、紅色。由于加 熱時(shí)螺旋圈伸展成線性,包合物結(jié)構(gòu)破壞, 顏色褪去,

21、冷卻后螺旋結(jié)構(gòu)恢復(fù),顏色重現(xiàn)。 淀粉及其衍生物 淀粉的性質(zhì)不僅僅與它的化學(xué)結(jié)構(gòu) 有關(guān),更多的使用性能與其分子量及分子 量分布有關(guān)。分子量的大小與分布直接 影響淀粉的蒙古度、流變特性、滲透壓、 凝沉性和糊化性能等物理化學(xué)性質(zhì),影響 著淀粉的深加工及用途。 淀粉及其衍生物 2.淀粉的來源、加工與物理改性 (l) 淀粉的來源 淀粉是植物經(jīng)光合作用生成的 多聚葡萄糖的天然高分子化合物,廣泛存在于綠 色植物的須根和種子中,根據(jù)植物種類、部位、 含量不同,各以特有形狀的淀粉粒而存在。在玉 米、麥和米中,淀粉約含75%以上,馬鈴薯、甘薯 和許多豆類中淀粉含量也很多。淀粉按其來源 可分為:谷類淀粉(有玉米淀粉

22、、小麥淀粉、稻 米淀粉等),薯類淀粉(有木薯淀粉、馬鈴薯淀粉、 甘薯淀粉等),豆類淀粉(有綠豆淀粉、豌豆淀粉、 紅豆淀粉、肩豆淀粉等)以及果蔬類淀粉(藕淀 粉、荸薺淀粉等)等。 淀粉及其衍生物 (2) 淀粉的加工制備和玉米淀粉制備 藥用淀粉首先應(yīng)選取具有工業(yè)化生產(chǎn)價(jià)值 的原料,再根據(jù)淀粉在原料中的存在形式,擬定 合理的工藝路線。 含淀粉的農(nóng)產(chǎn)品很多,但并不是都適用于大 規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。作為規(guī)模生產(chǎn)淀粉的原料須 滿足以下條件: 淀粉含量高、產(chǎn)量大、副產(chǎn) 品利用率高; 原料易加工、貯藏和銷售;價(jià) 廉;不與人爭口糧。歐美國家主要以玉米、木 薯、高粱為原料;日本主要是利用玉米或甘薯為 原料生產(chǎn)淀粉,中

23、國主要以玉米、馬鈴薯、木薯、 甘薯為原料生產(chǎn)淀粉。 淀粉及其衍生物 淀粉在植物體中是和蛋白質(zhì)、脂肪、 纖維素、無機(jī)鹽及其他物質(zhì)連在一起共 存的,要得到滿足藥用級(jí)的高質(zhì)量淀粉,必 須選取合理的分離純化工藝,盡可能地除 去與淀粉共存的蛋自質(zhì)、脂肪、纖維素、 無機(jī)鹽等雜質(zhì)。藥用淀粉以玉米淀粉為 主?，F(xiàn)將中國玉米淀粉生產(chǎn)工藝簡介如 下。 工藝流程玉米淀粉的生產(chǎn)主要是物 理過程,有干法和濕法兩種工藝。 淀粉及其衍生物 淀粉及其衍生物 (3)淀粉的物理結(jié)構(gòu)改性與膠化淀粉 淀粉的糊化與化淀粉聯(lián)單 目前,藥用淀粉的物理結(jié)構(gòu)改性幾乎都是借 助淀粉的親水性實(shí)現(xiàn)其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的變化,從而 獲得新的和更好的應(yīng)用性能。

24、利用淀粉在糊化溫度時(shí)分散在水中,最終變 成黏稠的淀粉糊這一特性,將新鮮制備的糊化淀 粉漿脫水干燥處理,可得易分散于冷水的無定形 粉末,即可溶性淀粉。淀粉是糊化后的淀粉, 速溶淀粉制品制造原理就是使淀粉化。 淀粉及其衍生物 淀粉的預(yù)膠化與部分化淀粉 預(yù)膠化淀粉(pregelatinized starch)又稱部分 化淀粉、可壓性淀粉,它是淀粉經(jīng)物理或化學(xué)改 性,在有水存在的情況下,淀粉粒全部或部分破 壞的產(chǎn)物。藥用級(jí)部分預(yù)膠化淀粉有兩種制備 方法, 一種是在符合GMP要求的設(shè)備中,投入藥用 淀粉,加水混勻,控制反應(yīng)釜溫度在35以下,破 壞淀粉顆粒結(jié)構(gòu),經(jīng)部分脫水制得至含水量降至 10%14%即得

25、; 另一種制法是將淀粉的水混懸液(42%)加熱 至6272,使淀粉粒破壞,間或加入少量凝膠化 促進(jìn)劑以及表面活性劑,以減少干燥時(shí)黏結(jié),混 懸液經(jīng)鼓形干燥器干燥,粉碎即得。 淀粉及其衍生物 控制生產(chǎn)條件,可以分別得到含游 離直鏈淀粉、游離支鏈淀粉和非游離態(tài) 的預(yù)膠化淀粉。預(yù)膠化淀粉是淀粉經(jīng)物 理改性制成的,與淀粉比較,它只改變了物 理性質(zhì),而原有的化學(xué)結(jié)構(gòu)無變化,內(nèi)含直 鏈淀粉和支鏈淀粉。它既具有天然淀粉 的特點(diǎn),又有其特殊的優(yōu)異性能。國外預(yù) 膠化淀粉商品如Starch RX1500(美國 Colorcon公司)中含有5%的游離態(tài)直鏈淀 粉,15%的游離態(tài)支鏈淀粉,80%非游離態(tài) 淀粉,將這三種

26、不同物理狀態(tài)的淀粉配合, 形成其特殊的性能。 淀粉及其衍生物 預(yù)膠化淀粉是一種中等粗至細(xì)的白色 或類白色粉未,有不同等級(jí),外觀粗細(xì)不一, 在偏光顯微鏡下檢查其顆粒,有少部分或 極少部分呈雙折射現(xiàn)象,其外部形狀依據(jù) 制法不同到狀或邊緣不整的凝聚體粒狀。 掃描電鏡觀察,預(yù)膠化淀粉的表面形態(tài)不 規(guī)則,并呈現(xiàn)裂隙凹隙（比表面積大）等, 此種結(jié)構(gòu)有利于粉末壓片時(shí)顆粒的相互 吻 合 。 預(yù) 膠 化 淀 粉 含 水 量 一 般 為 10%13%,但對(duì)濕敏感的藥物并無明顯的 影響。 淀粉及其衍生物 預(yù)膠化淀粉不溶于有機(jī)溶劑,微溶以至可溶 于冷水,冷水中可溶物為10%20%,其中10%混 懸液pH=4.57.0

27、。國產(chǎn)預(yù)膠化淀粉休止角為 36.56;松密度為0.500.60g/ml;粒度分布:無大于 80目者、大于120目者占5%,95%通過120目。 預(yù)膠化淀粉的吸濕性與淀粉相似,25及相對(duì)濕 度為65%時(shí),平衡吸濕量為13%,由于其具有保濕 作用,與吸水變質(zhì)的藥物配伍比較穩(wěn)定。預(yù)膠化 淀粉的安全性很高,至今尚未發(fā)現(xiàn)其有任何毒 副作用的報(bào)道。 淀粉及其衍生物 (4)淀粉的水解與糊精 淀粉水解是大分子逐步降解為小分子 的過程,這過程的中間產(chǎn)物總稱為糊精,糊 精分子有大小之分,根據(jù)它們遇碘-碘化鉀 溶液產(chǎn)生的顏色不同,分為藍(lán)糊精、紅糊 精和無色糊精等,其相對(duì)分子質(zhì)量由 4.51038.5104不等,在藥

28、制劑中應(yīng)用 的糊精有白糊精和黃糊精。 淀粉及其衍生物 3.淀粉及聚集態(tài)結(jié)構(gòu)變化的淀粉在藥物制 劑中的應(yīng)用 淀粉及聚集態(tài)結(jié)構(gòu)變化的淀粉在藥 物制劑中,主要用作片劑的稀釋劑、崩解 劑、黏合劑、助流劑,崩解劑用量為 3%15%,秸合劑用量為5%25%。淀粉雖安 全無毒,但為藥用則不得檢出大腸桿菌、 活螨,1g淀粉含霉菌應(yīng)在100個(gè)以下,雜菌 不得多于1000個(gè)。 淀粉及其衍生物 (1)淀粉 淀粉性質(zhì)穩(wěn)定,但可壓縮性差,難以成型, 常與適量的糖粉或糊精混合使用以增加粘性使 硬度增加。淀粉是由直鏈與支鏈構(gòu)成的聚集體, 直鏈淀粉分散于支鏈網(wǎng)孔中,支鏈遇水膨脹以及 直鏈脫離促進(jìn)淀粉崩解發(fā)生。借助其非均相結(jié)

29、構(gòu)受力的不平衡性,以及其在片劑中形成的毛細(xì) 吸水作用和本身吸水膨脹作用而具備崩解劑的 功能,并且,適合于不溶性和微溶藥物的片劑。 對(duì)易水溶性藥物的崩解作用差,可溶性藥物遇 水溶解產(chǎn)生濃度差,使片劑外面的水不易通過 溶液層面透人片劑內(nèi)部致使內(nèi)部淀粉無法吸水 膨脹,也就是說,淀粉作為崩解劑對(duì)易水溶性藥 物是不合適的。 淀粉及其衍生物 (2)預(yù)膠化淀粉 預(yù)膠化淀粉是美國藥典、英國藥典、日本 藥局外規(guī)(藥局方外醫(yī)藥品成品規(guī)格)都已 收載的藥用輔料,中國于1989年批準(zhǔn)使用。 與天然淀粉和微晶纖維素相比,它具有以 下特征:流動(dòng)性好(無論干濕),并有結(jié)合 作用,可增加片劑硬度,減少脆碎度可壓 性好,彈性復(fù)

30、原率小,適用于全粉末壓片; 具有良好潤滑作用,減少片劑從模圈頂出 的力量;良好的崩解性能。 淀粉及其衍生物 作為一種新型藥用輔料,預(yù)膠化淀粉在藥物 制劑領(lǐng)域有下述多方面用途。 具有良好的黏合性、可壓性、促進(jìn)崩解和溶出 性能,且其崩解作用不受崩解液pH的影響; 改善藥物溶出作用,有利于生物利用度的提高; 改善成粒性能,加水后有適度粘著性,故適于流 化床制粒,高速攪拌制粒,并有利于均勻粒度,成 粒容易。目前主要用作片劑的粘合劑(濕法制 粒應(yīng)用濃度5%10%,直接壓片5%20%)、崩解劑 (5%10%),片劑及膠囊劑的稀釋劑(5%75%)和 色素的展延劑等。 淀粉及其衍生物 近年來的研究表明,應(yīng)用預(yù)膠化淀粉 解決片劑生產(chǎn)中的崩解度、溶出度、裂 片、碎片和粘沖等問題,可消除傳統(tǒng)輔料 (如淀粉、糊精、糖粉等)對(duì)片劑的