热降解明胶的研究

科研开发化工科技,2006,14(3):30-32scienCe TECHNOLoGY IN CHEMICAL INDUSTRY热降解明胶的研究李承明,姜莹,黄雅钦”,蒋国昌,夏宇正北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029)摘要:报道了明胶热降解反应,并考察了明胶质量分数、降解时间、降解温度、明胶溶液pH值等因素对明胶热降解反应的影响规律。结果表明:热催化是明胶降解的有效方法,较合适的降解条件为明胶质量分数10%,体系pH值7.00,降解温度12l℃,降解时间2h。关键词:明胶;热降解;水解明胶中图分类号:TQ431.3文献标识码:A文章编号:10080511(2006)03003003明胶是由动物皮、骨、腱和韧带组织中的胶原其它试剂均为分析纯。蛋白部分水解得到的,是蛋白质片段的混合物,由1.2实验方法18种氨基酸组成。明胶由于其低的抗原性和良1.2.1明胶热降解产物的制备好的生物相容性,广泛应用于医药领域,如生产胶取一定质量分数的明胶,调节体系pH值至囊,制作药片药丸,制成明胶敷料、明胶海绵、外科定值,置于反应器中,在一定温度下反应一定时用粉剂等1,2)间,然后降至室温,干燥,备用。明胶是大分子蛋白质,在酸、碱、酶及热的条1.2.2黏度的测定件下可以发生降解反应,得到低分子的多肽采用型号为40.54乌氏黏度计,测定明胶热水解明胶3S。水解明胶更易被人体吸收,因降解产物的相对黏度孙。操作条件为:明胶降解此在医药上应用更为广泛。酸法和碱法工艺简产物水溶液质量分数为2%,测定温度为37℃。单,成本低,但产品中含盐量较高,相对分子质量1.2.3分子量及其分布的测定分布较宽,而且对设备的材质要求较高;酶法降解原料明胶与明胶热降解产物的分子量及其分的特点是酶专一性强,反应条件温和;热降解法工布采用凝胶渗透色谱法(GPC测定61。艺简单,产物杂质含量少。目前,关于酶法制备水解明胶的研究报道较2结果与讨论多,而热降解明胶的文献报道很少。因此,作者以相对黏度和相对分子质量及其分布是衡量明明胶热降解反应为研究目标,考察反应体系中明胶降解产物重要的技术指标,影响明胶降解产物胶质量分数、反应时间、反应温度、体系pH值等的性能和使用效果。设计实验考察了明胶热降解因素对明胶热降解产物性能的影响规律,为制备反应条件对其产物相对黏度、相对分子量及其分明胶降解产物提供依据。布的影响规律。1实验部分2.1明胶质量分数的影响在体系pH值700,降解温度121℃,降解时1.1原料和试剂中国煤化工,改变明胶质量分明胶:药品级罗赛洛(广东)明胶有限公司;数CNMHG降解的影响规律收稿日期:200603结果如图1所示。作者简介:李承明(1981-),男,湖南衡阳人,北京化工大学硕士研究生,主要从事生物功能材料的研究。由图1可以看出,4条曲线的变化趋势相近。“通讯联系人。在本实验范围内,随着体系中明胶质量分数的增第3期李承明,等.热降解明胶的研究31加,降解产物的相对黏度有逐渐上升的趋势,且增加幅度随反应时间的增加而降低。这说明明2.2胶质量分数对明胶热降解反应有一定的抑制作用2.0降解lh;·降解2h;6降解3h;降解4h1.622108110112114116118120122124126降解温度/℃图3降解温度对明胶降解产物相对黏度的影响由图3可以看出,随着降解温度的提高,产物的相对黏度呈下降趋势。这是因为在相同的降解6M(明胶)/%时间下,降解温度越高,则明胶分子所吸收的能量就越多,越有利于明胶分子链的断裂,因此降解程图1明胶质量分数对产物相对黏度的影响度增大,产物黏度降低。2.2降解时间的影响24体系pH值的影响在体系pH值7.00,降解温度121℃的条件在明胶质量分数10%,降解温度121℃,降下,改变降解时间,考察降解时间对明胶热降解的解时间1h的条件下调节反应体系pH值,考察影响规律,结果如图2所示。体系pH值对明胶热降解产物性能的影响规律(明胶)=6%结果如图4所示。(明胶)=8%-(明胶)=10%v(明胶)=12%(明胶)=14%16要1.41.2降解时间h10图2降解时间对明胶降解产物相对黏度的影响明胶pH值图2中曲线变化情况表明,明胶热降解产物图4反应体系pH值对明胶降解产物相对黏度的影响的相对黏度随降解时间的延长而逐渐降低。反应开始时(0~2h),相对黏度下降较快,表明反应速由图4可以看出,明胶热降解产物相对黏度度较快;然后(反应2h之后)曲线下降速度减慢,随体系pH值变化曲线呈钟罩形。随体系p值即明胶热降解速度减缓。在本实验范围内,明胶的升高和降低,明胶降解产物的相对黏度下降;在热降解是一个变速的反应过程。中性条件下,得到的明胶降解产物的相对黏度值2.3降解温度的影响中国煤化工反应有明显的促在明胶质量分数为10%,体系pH值7.00,CNMH己热与酸或热与碱降解时间为1h的条件下,改变降解温度,考察降的共吗切的黏度降低解温度对明胶热降解的影响规律,结果如图3所2.5明胶降解产物分子量分析明胶降解产物分子量及其分布是反应其降解化工科技第14卷程度的重要指标。在明胶质量分数10%,体系pH值7.00,降解温度121℃,降解时间2h的条3结论件下降解明胶测定降解产物的分子量,结果如图热催化是明胶降解的有效方法,在本实验范5所示。围内较合适的降解条件为:明胶质量分数10%,体系pH值7.00,降解温度121℃,降解时间2h。明胶降解产物[参考文献[1] M Usta, D L Piech, R K MacCrone Behavior and properties ofneat and filled gelatins[ J].Biomaterials, 2003,24: 165-1722]黄明智,黄雅钦崔旭红明胶的疗效与保健功能及其发展前景[门].明胶科学与技术,2005,25(1):4~153]关云山酸法水解明胶的试制[].青海大学学报(自然科学明胶版),2001,19(1):32~34[4]冯晓亮,宝晓君.水解胶原蛋白的研制及应用[J]浙江化工,2001,32(1):53~540204060801001201405]黄雅钦,夏冬敏,黄明智.用酶组合技术制备水解明胶的研淋洗体积/mL究[J]明胶科学与技术,200,20(4):172-178图5明胶和明胶降解产物的洗脱曲线[6]黄明智明胶化学基础讲座[J]明胶科学与技术,1982,2(3):148图5的2条曲线对比可以看出,明胶热降7]黄明智.明胶化学基础讲座[J明胶科学与技术,1982,2解后,洗脱曲线峰值后移,说明热可以实现明胶有4):232效地降解,产物的分子量降低。Study on thermal degradation of gelatinLI Cheng-ming, JIANG Ying, HUANG Ya-qin, JIANG Guo-chang, XIA Yu-zhengCollege of Materials Science and Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing100029. ChinaAbstract: In this paper, thermal degradation of gelatin was studied. The influences of the reaction conditionson the degradation such as concentration of gelatin solution, the time and the temperature of degradation reaction, as well as pH value were investigated. The study indicated that thermal catalysis is an effectivemethod for gelatin degradation. The suitable conditions for this degradation system are: concentration ofgelatin solution 10%;pH value 7. 00; degradation temperature 121 C i degradation time 2 hKey words: Gelatin; Thermal degradation; Gelatin hydrolysate中国煤化工CNMHG