CN104622852B - 一种多糖改性的乙醇水溶液及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多糖改性的乙醇水溶液及其制备方法和应用，多糖改性的乙醇水溶液有效成分主要为乙醇、多糖和水形成的溶液，乙醇的体积含量为60‑80%，多糖的质量含量为0.2‑2%，水在该溶液中的体积含量为20—40%。制备时，先将多糖用水配成稀溶液，然后再加入乙醇，配制过程简单、易于操作。本发明将少量多糖对乙醇溶液进行改性，大幅提高了乙醇溶液消毒的有效性，避免了细菌的耐药性及变异性，扩展了乙醇的抗菌谱，使其对更多的病菌具有有效性，对我国的公共卫生事业有极大的促进作用，也扩大了其使用范围。

Description

一种多糖改性的乙醇水溶液及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种含有乙醇的水溶液，具体涉及一种多糖改性的乙醇水溶液及其制备方法和应用，属于消毒产品技术领域。

背景技术

乙醇（C₂H₅OH）别名酒精，为无色透明液体，易挥发，有辛辣味，易燃烧，与水能以任意比例混合。乙醇具有可靠的杀菌作用，日常生活中我们常用医用酒精作为消毒液来擦洗伤口，以达到灭菌消毒的目的。

医用酒精中含有乙醇和水。乙醇分子有两个末端，一端是憎水的(-C2H5)，可以破坏蛋白质内部憎水基团之间的吸引力；一端是亲水的(-OH)，但它难以破坏蛋白质外部的亲水基团之间的吸引力。水分子虽然可以松弛蛋白质亲水基团之间的吸引力，但它即使钻进细菌内部，也无法破坏其蛋白质中憎水基团之间的吸引力。消毒( disinfectio n) 是指杀灭或清除传播媒介的病原微生物使之达到无害化的处理，要杀灭或清除病原微生物，就要使蛋白质变性，就要让蜷曲、螺旋的蛋白质分子长链舒展、松弛，其中关键是破坏形成蜷曲和螺旋的各种力。所以，纯酒精或水都不足以使微生物内的蛋白质变性，只有酒精和水共同存在，同时使保持蛋白质几何形状的各种吸引力松弛，蛋白质才会失去生理活性。因此，只有一定浓度的酒精溶液，才能达到良好的消毒杀菌目的。

研究表明，体积浓度60%～80%的酒精溶液是最有效的消毒杀菌浓度，过高浓度的酒精会在微生物表面形成一层保护膜，阻止其进入微生物体内，难以将微生物彻底杀死；若酒精浓度过低，虽可进入微生物体内，但又不能将其体内的蛋白质凝固，同样也不能将微生物彻底杀死。除了酒精浓度外，作用时间也是消毒杀菌的关键，酒精浓度越高，所需消毒杀菌时间越短。例如，60%-80%的酒精溶液作用5 min可杀灭细菌繁殖体（包括结核杆菌），3-10min可杀灭病毒，而真菌孢子则需作用30min之久，对细菌芽孢无效。30%或以下的酒精溶液因为浓度低对细菌繁殖体的杀灭时间需延长到数小时以至Id以上，耗时较长。

高浓度酒精溶液虽然能够在较短时间内起到较好的消毒杀菌效果，但是存在以下缺点：1、高浓度酒精挥发性快，没有持久( 残留) 活性，用于皮肤表面浓度降低很快，不到30秒即会挥发完全，而要达到较彻底消毒杀菌的目的需要数分钟，在实际使用中很难持效保持消毒有效浓度，达不到真正消毒杀菌目的，短时间内抗菌谱较窄。2、乙醇能使病菌产生耐受性及变异性，长时间的使用酒精消毒可能会造成菌体对此的耐抗性，减低甚至失去灭菌的效果，而日常很多人用低浓度的酒精进行消毒，这种错误的方式会造成感染、传染、流行病等一系列公共卫生问题。

发明内容

针对现今存在的乙醇溶液在消毒杀菌中存在的不足，本发明提供了一种多糖改性的乙醇水溶液，该水溶液包括乙醇、多糖和水有效成分，通过它们的搭配既能有效防止高浓度乙醇的挥发，又能充分发挥消毒杀菌的作用。

本发明还提供了该多糖改性的乙醇水溶液的制备方法，该方法简单易行，所得产品消毒杀菌效果好。

本发明还提供了该多糖改性的乙醇水溶液的应用，其可以直接作为消毒液用于创伤性或非创伤性皮肤表面，用作日常消毒杀菌，也可以作为一种有效成分，与其他成分搭配制成不同类型的消毒产品，起到更多、更好的效果。

发明人针对高浓度乙醇水溶液在皮肤表面易于挥发的问题，进行了大量的研究和实验，最终得出了解决方案。发明人根据多糖的性质，在乙醇水溶液中加入一定含量的多糖，使乙醇与多糖结合形成网状结构，防止乙醇的过快挥发，使乙醇在皮肤表面能够持久维持有效消毒杀菌浓度，强化消毒杀菌效果。

本发明具体技术方案如下：

一种多糖改性的乙醇水溶液，其特征是：有效成分主要为乙醇、多糖和水形成的溶液，乙醇的体积含量为60-80%，多糖的质量含量为0.2-2%，水在该溶液中的体积含量为20—40%。

上述乙醇、多糖和水形成的溶液中，乙醇的体积含量和多糖的质量含量均指它们在多糖改性的乙醇水溶液中的浓度。

本发明用多糖对乙醇进行改性，多糖中含有大量的羟基、氨基、羧基等，可以与乙醇中的羟基以氢键的形式结合，并在溶液中伸展键合形成交叉网状结构。这些网状结构的存在阻止了乙醇的对外挥发的速度，使乙醇挥发时间变长。此外，因多糖含量较少，而乙醇含量多，在网状结构空隙间含大量有效浓度的乙醇溶液，从而即适度减轻了乙醇的挥发，又能更长时间保持乙醇有效消毒浓度，提高消毒杀菌作用。

上述乙醇、多糖和水形成的溶液中，多糖的质量含量为0.2-2%，多糖含量越高，溶液的稳定性越好，同时制备难度也越大。优选含量为0.5-1.5%。

上述乙醇、多糖和水形成的溶液中，乙醇的体积含量优选为75-80%，相应的水的体积含量优选为20-25%。

上述乙醇、多糖和水形成的溶液中，所述乙醇来源于无水乙醇、乙醇与水的混合液或医用酒精。只要满足各成分的配比，均可自由选用。

上述乙醇、多糖和水形成的溶液中，除了乙醇、多糖、水这三种有效成分外，还可以含有一些对溶液性质无较大影响的其他成分，例如医用酒精中除了乙醇和水之外的醚、醛成分等。

本发明所用的多糖，可以是任何能溶于乙醇与水的混合液中、且能与乙醇形成网状结构的多糖，为了满足这一要求，可以采用现有技术中公开的任何方法对多糖进行处理或改性，以使其可以用于本发明中。所述多糖可以是天然的多糖，也可以是天然多糖的衍生物（也可叫做改性多糖），优选为天然多糖的衍生物。所述天然多糖的衍生物可以是多糖的水溶性盐、水溶性酯，也可以是通过化学方法用亲水性官能团对天然多糖进行改性（也可以叫修饰）而得的改性多糖，还可以是采用其他方法处理得到的多糖。其中亲水性官能团可以为氨基、羧基、羧甲基、巯基等。对多糖进行改性的方法目前较为成熟，本领域技术人员可以根据现有技术实现。

本发明所用的多糖，优选为纤维素或其衍生物、氨基多糖（例如透明质酸或壳聚糖）或其衍生物，进一步优选为氨基多糖或其衍生物。当多糖中含有氨基时，氨基因带正电荷而吸附缠绕微生物使其失去能动性，干扰代谢并引起代谢终止，抑制微生物呼吸作用，达到消除微生物作用，氨基的存在进一步扩展了抗菌谱，同时也避免了细菌的耐药性、变异性的产生。

更进一步的，多糖优选为羧甲基纤维素、透明质酸可溶性盐（钠盐、钾盐）、羧甲基壳聚糖。

上述多糖中，优选纳米级尺寸的多糖，在本发明中，所述纳米级尺寸指的是2-200nm范围，进一步优选多糖的重复单元数为4-20。小尺寸的多糖更易于溶解，也更易于与以氢键与乙醇形成溶液。

上述多糖改性的乙醇水溶液的制备方法，包括以下步骤：将多糖与水混合，配成多糖水溶液；向多糖水溶液中缓慢加入无水乙醇或含高浓度乙醇的水溶液，使乙醇体积含量达到60-80%，多糖质量含量达到0.2-2%，搅拌均匀得澄清透明溶液，即为多糖改性的乙醇水溶液。

上述制备方法中，所述含高浓度乙醇的水溶液为仅含乙醇与水的混合液或者为医用酒精。

上述制备方法中，所述含高浓度乙醇的水溶液中，乙醇的体积浓度应高于80%，优选浓度大于等于95%（不包括100%）。

上述制备方法中，多糖水溶液的质量浓度优选为0.95-7.2%。浓度太大，多糖粘性太大，制成的水溶液制造困难，无法满足要求。浓度太小，最终得到的产品中多糖含量太低，无法有效的阻止乙醇挥发。

本发明可以用于皮肤表面的消毒，使用方法与医用酒精相同，涂于皮肤表面即可，本发明产品涂于皮肤表面时会变为类似凝胶的粘性物，在10min之内不会变干，甚至可以维持30min，有效延长了乙醇的挥发，使乙醇在皮肤表面能够长时间维持有效浓度。

进一步的，本发明上述改性乙醇水溶液可以与其他成分或者辅料、载体配合使用制成不同的产品。本发明还提供一种消毒杀菌组合物，该组合物有效成分包括上述多糖改性的乙醇水溶液。该消毒杀菌组合物中除了上述改性乙醇水溶液外，还可以加入其他的消毒杀菌有效成分，增加效果，也可以加入一些制剂辅料，还可以加入一些其他效果的有效成分，例如保湿成分、抑菌成分等。

进一步的，本发明还提供了一种消毒液，该消毒液有效成分包括上述多糖改性的乙醇水溶液。除此之外，该消毒液中还可以包括一些其他成分，增加消毒液的消毒效果或者其他效果。

进一步的，本发明还提供了一种消毒巾，该消毒巾有效成分包括上述多糖改性的乙醇水溶液。该消毒巾包括消毒巾本体，消毒巾本体上负载有消毒成分，消毒成分含有本发明多糖改性的乙醇水溶液，除此之外还可以包含一些辅料或者其他消毒物质。

进一步的，本发明还提供了一种消毒贴，该消毒贴有效成分包括上述所述的多糖改性的乙醇水溶液。该消毒贴的结构可以采用现有技术的，也可以采用新的结构，但只要含有本发明多糖改性的乙醇水溶液作为消毒成分就在本发明保护范围之内。

本发明加入少量多糖对乙醇溶液进行改性，多糖中的羟基、氨基、羧基等官能团与乙醇中的羟基形成氢键。多糖中含有大量的官能团，因此一个多糖分子可以与多个乙醇分子进行结合，在溶液中形成一种网状结构。该网状结构类似一种保护网，对乙醇的活动起到了阻隔作用，降低了其挥发，未结合的乙醇存在在网状结构的空隙中，仍是以自由的液体状态存在，且有效浓度仍然很高，可以起到很好的消毒杀菌作用。本发明大幅提高了乙醇溶液消毒的有效性，避免了细菌的耐药性及变异性，扩展了乙醇的抗菌谱，使其对更多的病菌具有有效性，对我国的公共卫生事业有极大的促进作用，也扩大了其使用范围。

本发明先将多糖用水配成稀溶液，然后再加入乙醇，使配制过程简单、易于操作，能更短时间内形成澄清透明溶液，节约了制备时间。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行进一步的说明，下述说明仅是为了更好的解释本发明，并不对其内容进行限制。

下述实施例中，所有成分均可从市场中买到，其中使用的多糖或其衍生物购自济南高新区海纳生物技术研发中心、山东福瑞达生物医药有限公司和西安北川生物科技有限公司。所使用的纳米级多糖可以采用将大分子多糖降解的方式得到。

实施例1

多糖改性的乙醇水溶液（简称改性乙醇溶液，下同）组成为：乙醇75体积%，多糖1wt%，水体积分数25%。所述多糖为重复单元为4-20的透明质酸钠。

制备方法为：在搅拌下向纯水中加入多糖，配成多糖含量为4.75%的多糖水溶液，将95 %体积浓度的医用酒精缓慢加入该多糖水溶液中，使乙醇含量为75%（V/V），此时多糖含量为1%，加完后搅拌至溶液为澄清透明，即得。

所得改性乙醇溶液中，因为用医用酒精提供所需乙醇，所以改性乙醇溶液中不可避免的含有医用酒精带入的除乙醇和水之外的其他成分。

实施例2

多糖改性的乙醇水溶液（简称改性乙醇溶液，下同）组成为：乙醇 75体积%，多糖0.5wt%，水余量。所述多糖为重复单元为4-20的羧甲基壳聚糖。

制备方法为：在搅拌下向纯水中加入多糖，配成多糖含量为2%的多糖水溶液，将无水乙醇缓慢加入该多糖水溶液中，使乙醇含量为75%（V/V），此时多糖含量为0.5%，加完后搅拌至溶液为澄清透明，即得。

实施例3

多糖改性的乙醇水溶液（简称改性乙醇溶液，下同）组成为：乙醇75体积%，多糖1.5wt%，水体积分数25%。所述多糖为尺寸在200nm以下的透明质酸钠。

制备方法为：在搅拌下向纯水中加入多糖，配成多糖含量为7.12%的多糖水溶液，将95%体积浓度的医用酒精缓慢加入该多糖水溶液中，使乙醇含量为75%（V/V），此时多糖含量为1.5wt%，加完后搅拌至溶液为澄清透明，即得。

实施例4

多糖改性的乙醇水溶液（简称改性乙醇溶液，下同）组成为：乙醇75体积%，多糖0.2wt%，水体积分数25%。所述多糖为尺寸在200nm以下的羧甲基纤维素。

制备方法为：在搅拌下向纯水中加入多糖，配成多糖含量为0.95%的多糖水溶液，将95%体积浓度的医用酒精缓慢加入该多糖水溶液中，使乙醇含量为75%（V/V），此时多糖含量为0.2%，加完后搅拌至溶液为澄清透明，即得。

实施例5

多糖改性的乙醇水溶液（简称改性乙醇溶液，下同）组成为：乙醇80体积%，多糖0.2wt%，水余量。所述多糖为重复单元4-20的透明质酸钠。

制备方法为：在搅拌下向纯水中加入多糖，配成多糖含量为1%的多糖水溶液，将无水乙醇缓慢加入该多糖水溶液中，使乙醇含量为80%（V/V），此时多糖含量为0.2%，加完后搅拌至溶液为澄清透明，即得。

实施例6

多糖改性的乙醇水溶液（简称改性乙醇溶液，下同）组成为：乙醇80体积%，多糖1wt%，水体积分数20%。所述多糖为尺寸在100nm以下的羧甲基壳聚糖。

制备方法为：在搅拌下向纯水中加入多糖，配成多糖含量为4.75%的多糖水溶液，将95%浓度的医用酒精缓慢加入该多糖水溶液中，使乙醇含量为80%（V/V），此时多糖含量为1%，加完后搅拌至溶液为澄清透明，即得。

实施例7

多糖改性的乙醇水溶液（简称改性乙醇溶液，下同）组成为：乙醇80体积%，多糖1wt%，水体积分数20%。所述多糖为尺寸在100nm以下的透明质酸钠。

制备方法为：在搅拌下向纯水中加入多糖，配成多糖含量为4.75%的多糖水溶液，将95%浓度的医用酒精缓慢加入该多糖水溶液中，使乙醇含量为80%（V/V），此时多糖含量为1%，加完后搅拌至溶液为澄清透明，即得。

实施例8

多糖改性的乙醇水溶液（简称改性乙醇溶液，下同）组成为：乙醇60体积%，多糖1wt%，水体积分数40%。所述多糖为尺寸在100nm以下的透明质酸钠。

制备方法为：在搅拌下向纯水中加入多糖，配成多糖含量为2.5%的多糖水溶液，将无水乙醇缓慢加入该多糖水溶液中，使乙醇含量为60%（V/V），此时多糖含量为1%，加完后搅拌至溶液为澄清透明，即得。

实施例9

多糖改性的乙醇水溶液（简称改性乙醇溶液，下同）组成为：乙醇75体积%，多糖2wt%，水体积分数25%。所述多糖为尺寸100nm以下的透明质酸钠。

制备方法为：在搅拌下向纯水中加入多糖，配制多糖含量为10%的多糖水溶液，因为多糖含量大，在配制过程中很难形成溶液，难于搅动，需要1-5天才能得到较满意的溶液，将无水乙醇缓慢加入该多糖水溶液中，使乙醇含量为80%（V/V），此时多糖含量为2%，此过程也因粘度大较难搅动，加完后一直搅拌直至溶液为澄清透明，即得。

对比例1

多糖改性的乙醇水溶液（简称改性乙醇溶液，下同）组成为：乙醇75体积%，多糖0.1wt%，水体积分数25%。所述多糖为羧甲基壳聚糖。

制备方法为：在搅拌下向纯水中加入羧甲基壳聚糖，配成多糖含量为0.475%的多糖水溶液，将95%浓度的医用乙醇缓慢加入该多糖水溶液中，使乙醇含量为75%（V/V），此时多糖含量为0.1%，加完后搅拌至溶液为澄清透明，即得。

应用例

本发明多糖改性的乙醇水溶液乙醇含量高，挥发慢，与高浓度医用酒精相比可以长时间的保持较高的乙醇浓度，涂在皮肤表面能够在杀灭微生物所需时间内维持高浓度乙醇含量，起到很好的消毒杀菌作用。

下面，通过以下试验验证本发明多糖改性的乙醇水溶液的良好性能：

1、取75ml本发明实施例1-7的多糖改性的乙醇水溶液、75ml对比例1的多糖改性的乙醇水溶液和75%医用酒精，分别将他们倒入干净的l00ml量筒中，在同一无风、常温环境下放置一天后，量取各溶液的体积，结果如下表1所示：

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7	对比例1	75%医用酒精
										体积ml	68.5	63.8	70.6	60.8	60.5	68.1	68.3	56.5	41.2

从上表可以看出，放置一天后，本发明实施例溶液体积基本没变，多糖的加入很好的阻止了乙醇的挥发，而医用酒精体积减少很多，大部分乙醇已挥发。此外，对比例1溶液虽然也有多糖加入，但因为多糖加入量较少，阻止乙醇挥发的作用弱，体积减少多于本发明实施例溶液，但是对比例1的溶液也比75%医用酒精挥发慢。

Claims (11)

1.一种多糖改性的乙醇水溶液，其特征是：有效成分为乙醇、多糖和水形成的溶液，乙醇在该溶液中的体积含量为75-80%，多糖在该溶液中的质量含量为0.2-2%，水在该溶液中的体积含量为20-25%；所述多糖为羧甲基纤维素、透明质酸或其水溶性盐、壳聚糖或羧甲基壳聚糖，多糖为重复单元数为4-20的多糖。

2.根据权利要求1所述的多糖改性的乙醇水溶液，其特征是：多糖在该溶液中的质量含量为0.5-2%；多糖与部分乙醇通过氢键形成网状结构。

3.一种权利要求1或2所述的多糖改性的乙醇水溶液的制备方法，其特征是包括以下步骤：将多糖与水混合，配成多糖水溶液；向多糖水溶液中缓慢加入无水乙醇或含高浓度乙醇的水溶液，使乙醇体积含量达到75-80%，多糖质量含量达到0.2-2%，搅拌均匀得澄清透明溶液，即为多糖改性的乙醇水溶液。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：所述含高浓度乙醇的水溶液为仅含乙醇与水的混合液或医用酒精。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：所述含高浓度乙醇的水溶液中，乙醇的体积浓度高于80%。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：所述含高浓度乙醇的水溶液中，乙醇的体积浓度大于等于95%。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：多糖水溶液的质量浓度为0.95-7.2%。

8.一种消毒杀菌组合物，其特征是：有效成分包括权利要求1或2所述的多糖改性的乙醇水溶液。

9.一种消毒液，其特征是：有效成分包括权利要求1或2所述的多糖改性的乙醇水溶液。

10.一种消毒巾，其特征是：有效成分包括权利要求1或2所述的多糖改性的乙醇水溶液。

11.一种消毒贴，其特征是：有效成分包括权利要求1或2所述的多糖改性的乙醇水溶液。