CN1271088C - 一种油溶性o－壳聚糖衍生物及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油溶性O-壳聚糖衍生物及其制备和应用，属于壳聚糖衍生物制备和应用技术。所述的油溶性O-壳聚糖衍生物是以壳聚糖为原材料，合成出的壳聚糖环碳6位-OH上取代的衍生物为O-9’-十八烷酸壳聚糖。其制备方法是N-邻苯二甲酰壳聚糖与氯代油酸，即油酸和氯化氢的加成产物，在异丙醇介质反应，得到的油溶性O-壳聚糖衍生物。将这种油溶性O-壳聚糖衍生物，以质量百分比为2.5-7.5%添加到动物饲料中喂养大鼠，对大鼠的肥胖具有明显的治疗和预防作用。本发明壳聚糖减肥产品具有天然无毒减肥效果明显而又对人体无副作用等，既可用于肥胖病症的治疗又可以用于肥胖的预防。
Description
技术领域
本发明涉及一种油溶性O-壳聚糖衍生物及其制备和应用。属于油溶性O-壳聚糖衍生物的制备和应用技术。
背景技术
壳聚糖，这种自然界中迄今发现的唯一碱性多糖，已被证明对于脂肪具有明显的吸附作用，并开始被应用于最新的减肥药物中。在日本壳聚糖减肥药品发展迅猛，已有成为减肥药主流的趋势。日本厚生省1985年拨款60亿日元给一些医科大学，作为甲壳素基础研究和应用开发的费用。日本的几丁聚糖保健品“救多善”，1996年进入中国市场，一年就从中国拿回10亿人民币，折合143亿日元，是厚生省当年拨款的2.3倍。1999年，《健康产业新闻》对全日本70家食品店铺和药品店铺调查了主要畅销的减肥食品材料，在药店系统中位居第一的就是壳聚糖减肥药。
但是壳聚糖作为聚阳离子化合物，一般不能与中性油发生吸附反应，对脂肪物质在胃中会分解的胆固醇、甾醇、甘油三酸酯等中性油吸附能力不强；而且由于壳聚糖与脂肪不能互溶，极大的限制了壳聚糖与脂肪及脂肪酸的相互作用；再者由于壳聚糖在肠道环境中为不溶解状态，降低了对脂肪酸的吸附效率；最后单纯使用壳聚糖会引起便秘等副作用。因此人们开始通过对壳聚糖进行改性，提高其溶解性，使用其衍生物来提高吸附油脂的效率，考察其可能潜在的分子水平的减肥机理。本发明专利涉及的一种油溶性O-壳聚糖衍生物作为减肥药物的方法尚未见任何报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种油溶性O-壳聚糖衍生物及其制备和应用，该油溶性O-壳聚糖衍生物易于制取，用于大鼠减肥具有明显效果。
本发明是通过下述技术方案加以实现的：所述的一种油溶性O-壳聚糖衍生物是以壳聚糖为原材料，合成的壳聚糖环碳6位-OH上取代的衍生物，包括：O-9’-十八烷酸壳聚糖和O-油酰化壳聚糖，其结构特征是：
该壳聚糖粘均分子量是10万-80万，脱乙酰化度大于80％，碳6位O取代度为0.2-0.7，热分解温度为220～250℃，溶解于油酸、硬脂酸、亚油酸及其相应脂类，溶解度＜4g100ml。
上述油溶性O-壳聚糖衍生物的制备方法，其特征在于包括以下过程：采用γ射线辐射降解得到的分子量介于5-60万之间的壳聚糖，在含有体积百分比5％水的6mlN，N-二甲基甲酰胺中，与3倍重量的邻苯二甲酸反应；所得产物与摩尔当量比1∶1.5的氯代油酸，即油酸和氯化氢加成产物，在异丙醇介质反应；产物使用一水合肼(N2H4.H2O)和氢氧化钠水溶液对N-邻苯二甲酰基进行脱除，产品经丙酮沉析、精制后得到油溶性O-壳聚糖衍生物。
上述的油溶性O-壳聚糖衍生物的应用，其特征在于：该油溶性O-壳聚糖衍生物添加到饲料中喂养大鼠，对大鼠的肥胖具有明显的治疗和预防作用：
1.将这种油溶性O-壳聚糖衍生物，添加到动物基础饲料(合成饲料)中，添加油溶性O-壳聚糖衍生物与饲料的质量百分数为2.5-7.5％，用来喂养营养性肥胖大鼠(在基础饲料的基础上增加全蛋粉、猪油、胆固醇、奶粉及白糖配制出高脂饲料，以此连续喂养6周形成营养性肥胖大鼠模型；将70只肥胖动物按照体重随机分为7组，每组10只。)。
实验结果表明：自第四周开始治疗组(油溶性O-壳聚糖衍生物各剂量添加组)大鼠体重的下降趋势逐渐突出，至实验结束时治疗组大鼠体重明显降低，高剂量组大鼠分别比对照组下降18～35％wt，体脂含量下降40～80％wt，差异具有显著性(P＜0.01)；动物的肝/体比同时明显下降，各剂量组肝脏胆固醇和脂肪含量均明显低于喂饲基础饲料的对照组(P＜0.05)，肝脏胆固醇含量下将40～60％wt，肝脏脂肪含量下降30～40％wt；营养性肥胖大鼠粪便中脂肪含量明显增加，高剂量组大鼠粪脂含量与对照相比增加20～40％wt(P＜0.01)。
2.将这种油溶性O-壳聚糖衍生物，添加到高脂饲料中，油溶性O-壳聚糖衍生物与饲料的质量百分数为5％，用来喂养清洁级SD雄性大鼠(体重60～70g，按体重将动物随机分为4组，每组10只)。
实验结果表明：第3周时肥胖模型组大鼠体重明显高于正常对照组(P＜0.01)，从第5周开始预防组(油溶性O-壳聚糖衍生物添加组)大鼠体重均明显低于模型组(P＜0.01)，实验结束时体重增量比模型组低30～40％wt；肝胆固醇含量与高脂饲料组大鼠相比下降幅度超过50％wt，其水平与基础饲料组相当；油溶性O-壳聚糖衍生物均能促进脂肪由粪便的排出，与高脂饲料组相比增加35～50％wt(P＜0.01)。
本发明制备的油溶性O-壳聚糖衍生物通过对壳聚糖进行改性，增强其在油脂中的溶解能力和对脂肪、胆固醇等的吸附能力；加之壳聚糖的刺激性、急性毒牲、亚急性毒性、慢性毒性和过敏性通过实验证明是合格的，使其更适宜作为健康、绿色、源于自然的减肥药物。而且，油溶性O-壳聚糖衍生物使油脂不是简单的吸附于壳聚糖上，而是使其互溶于油溶性O-壳聚糖衍生物之中，即可极大程度的提高壳聚糖对于油脂的吸收效率，从而使其具有显著地减肥功能。本发明壳聚糖减肥产品与市场化的减肥药物相比，具有天然、无毒、减肥效果明显而又对人体无副作用等优点。本发明壳聚糖减肥产品可用于肥胖病症的治疗；还可以用于肥胖的预防。
具体实施方式
实施例一、0-9’-十八烷酸壳聚糖的制备
1.壳聚糖的辐射降解：分子量108万、脱乙酰化度85％的壳聚糖由Co60辐射源，经60kGy辐射剂量的照射，获得分子量10～20万、脱乙酰化度86％的壳聚糖低聚物A。
2.O-9’-十八烷酸壳聚糖的制备：
①N-邻苯二甲酰壳聚糖的制备：0.83g邻苯二甲酸溶液溶于含有6ml 5％(v/v)水的N，N-二甲基甲酰按中，加入0.3g壳聚糖，在氮气下搅拌并加热至120℃。反应8小时后，淡棕色混合物冷却至室温，然后倒入冰水。过滤后，将沉淀用150ml甲醇洗涤1小时，干燥得到0.444g淡棕色粉末物质B。
②O-9’-十八烷酸壳聚糖的制备：1g三氯化铝固体与94ml油酸，升温至130℃，通入干燥氯化氢气体，升温至80℃后，加入步骤①制得物质B进行反应，反应结束后，过滤出未反应的壳聚糖以及体系中其他固体杂质。取滤液加入2倍乙醇静置，待有固体产物析出，过滤、乙醇洗涤。使用氢氧化钠水溶液和一水合肼(N2H4.H2O)脱除氨基保护，干燥得到白色固体粉末。
实施例二、O-9’-十八烷酸壳聚糖对肥胖大鼠的治疗作用
1.饲料配制及营养性肥胖模型的建立：选用合成饲料作为动物基础饲料，在基础饲料的基础上增加了全蛋粉、猪油、胆固醇、奶粉及白糖等来调整饲料中能量、胆固醇及脂肪的含量，配制出了高脂饲料，连续喂养6周形成营养性肥胖大鼠模型。
2.动物分组及研究方法：待模型构建成功之后，将70只肥胖动物按照体重随机分为7组，每组10只。各组喂饲的饲料如下：
①肥胖鼠对照组(C组)：喂基础饲料；
②O-9’-十八烷酸壳聚糖(OLCS)减肥实验组(TA1-3)：TA1组：基础饲料+2.5％OLCS，TA2：基础饲料+5％OLCS，TA3：基础饲料+7.5％OLCS；
动物采用不锈钢鼠笼单笼饲养，自由饮水、统一食量，以便控制能量摄入。每周称一次体重，试验结束前一周用代谢笼收集实验动物72h的粪便，用于测定粪便中的脂肪含量。解剖大鼠在相同部位切取部分肝脏用于检测肝脏脂肪及胆固醇含量；取肾周及睾周脂肪垫，称重用于计算体脂含量。
3.对营养性肥胖大鼠体重及体脂含量的降低作用：本次试验正常对照组与肥胖模型组分别给予基础饲料和高脂饲料6周后，试验结果显示肥胖模型组的体重增量达到了正常对照组的1.96倍，证明肥胖大鼠模型的建立比较成功。
表1反映了各组间动物体重的动态变化，实验初始时各组间大鼠体重比较接近，自第四周开始治疗组大鼠体重的下降趋势逐渐突出，至实验结束时壳聚糖添加组大鼠体重比对照组低80.11g，差异具有显著性(P＜0.01)。
表1 Chitosan对大鼠体重及体脂含量的影响(x±s)
*与
| 分组 | N | 大鼠体重(g) | 体脂含量(％) | ||
| W1 | W4 | W6 | |||
| CTA1TA2TA3 | 1010107 | 369.12±34.76370.07±27.43368.48±33.69369.19±32.41 | 349.45±30.67353.38±31.82343.05±21.54306.47±39.19** | 366.95±24.82348.57±24.05339.58±15.50*285.54±38.76** | 1.0704±0.35200.8404±0.25550.7024±0.19380.4668±0.1632** |
Control组相比P＜0.05，**与Control组相比P＜0.01
4.对营养性肥胖大鼠肝脏的影响：OLCS的加入使大鼠的肝/体比明显下降，肝脏胆固醇和脂肪含量也明显低于对照组(P＜0.05)，且随着OLCS添加剂量增高，这种降低作用更为明显(表2)。
表2 大鼠肝/体比与肝脏脂肪含量情况(x±s)
5.对营养性肥胖大鼠粪便中脂肪含量的影响：采用索氏提取的方法测定粪便中脂肪含量，结果显示OLCS壳聚糖高剂量组大鼠粪脂含量与对照相比增加30～40％，P＜0.01，差异具有显著性。
实施例三、O-9’-十八烷酸壳聚糖对大鼠肥胖的预防作用
1.动物分组及研究方法：清洁级SD雄性大鼠40只，体重(60～70g)，按体重将动物随机分为4组，每组10只。正常对照组(C组)：喂基础饲料，肥胖模型组(F组)：喂高脂饲料，预防组(P组)：喂高脂饲料+5％O-9’-十八烷酸壳聚糖(OLCS)。
动物单笼饲养，自由饮水，限制摄食，使每只大鼠平均摄食量相同，以便控制能量摄入。每周称一次体重，试验结束前一周用代谢笼收集实验动物的粪便，用于测定粪便中的脂肪含量。连续饲养6周后，解剖大鼠在相同部位切取部分肝脏用于检测肝脏脂肪及胆固醇含量；取肾周及睾周脂肪垫，称重用于计算体脂含量。
2.对大鼠体重、体脂含量的影响：实验初始时各组间大鼠体重差异不具有显著性；至第3周时肥胖模型组大鼠体重明显高于正常对照组，差异具有显著性(P＜0.01)；从第5周开始可预防组大鼠体重明显低于模型组，差异具有显著性(P＜0.01)，至实验结束时这种差异更为显著(表3)。
表3 各组间大鼠体重的变化及体脂含量(x±s)
| 组别 | 例数 | 体重(g) | 体脂含量(％) | |||
| W1 | W3 | W5 | W6 | |||
| CFP | 10810 | 103.5±15.3790.73±9.33102.32±16.44 | 172.02±8.53d193.44±15.84b201.74±16.69b | 211.18±19.67d311.20±23.96b246.15±18.79bd | 212.15±16.82d349.11±32.44b273.93±17.25bd | 0.42±0.26d0.95±0.21b0.82±0.20b |
a与基础饲料组相比P＜0.05，b与基础饲料组相比P＜0.01
c与高脂饲料组相比P＜0.05，d与高脂饲料组相比P＜0.01
3.对大鼠肝脏脂肪和胆固醇的影响：高脂饲料组大鼠肝脏脂肪和胆固醇含量分别为(11.06±3.03)％、(136.20±33.87)g，显著高于仅喂饲基础饲料的对照组(3.11±1.44)％、(48.00±27.99)g。预防组大鼠肝脏脂肪及胆固醇含量分别为(7.54±3.90)％、(45.05±18.68)g，与高脂饲料组大鼠相比下降幅度超过50％，其水平与基础饲料组相当。
4.对大鼠粪脂水平的影响：从外观看来，与基础饲料组比较，高脂饲料组和壳聚糖添加组大鼠粪便颜色发白，质地稀软。通过经典的索氏提取法测定各组大鼠粪便中总脂肪含量，发现OLCS能促进脂肪由粪便的排出，与高脂饲料组相比分别增加30～40％，P＜0.01，差异具有显著性。
Claims (3)
1.一种油溶性O-壳聚糖衍生物，它是以壳聚糖为原材料，合成出的壳聚糖环碳6位-OH上取代的衍生物，包括：O-9’-十八烷酸壳聚糖和O-油酰化壳聚糖，其结构特征是：
其中：
或-CO(CH2)16CH3
该油溶性O-壳聚糖衍生物粘均分子量是10万-80万，脱乙酰化度大于80％，碳6位O取代度为0.2-0.7，热分解温度为220～250℃，溶解于油酸、硬脂酸、亚油酸及其相应脂类，溶解度＜4g/100ml。
2.一种按权利要求1所述的油溶性O-壳聚糖衍生物的制备方法，其特征在于包括以下过程：采用γ射线辐射降解得到的分子量介于5-60万之间的壳聚糖，在含有体积百分比5％水的6mlN，N-二甲基甲酰胺中，与3倍重量的邻苯二甲酸反应；所得产物与摩尔当量比1∶1.5的氯代油酸，即油酸和氯化氢加成产物，在异丙醇介质反应；产物使用一水合肼和氢氧化钠水溶液对N-邻苯二甲酰基进行脱除，产品经丙酮沉析、精制后得到油溶性O-壳聚糖衍生物。
3.一种按权利要求1所述的油溶性O-壳聚糖衍生物作为减肥药物的应用，其特征在于：将该油溶性O-壳聚糖衍生物添加到饲料中喂养肥胖大鼠，对大鼠的肥胖具有明显的治疗和预防作用：
1)将这种油溶性O-壳聚糖衍生物，添加到动物基础饲料中，添加质量百分数为2.5-7.5％，用来喂养营养性肥胖大鼠：实验6周后大鼠体重明显降低，高剂量组大鼠分别比对照组下降18～35％wt，体脂含量下降40～80％wt；动物的肝/体比同时明显下降，各剂量组肝脏胆固醇和脂肪含量均明显低于喂饲基础饲料的对照组，肝脏胆固醇含量下将40～60％wt，肝脏脂肪含量下降30～40％wt；营养性肥胖大鼠粪便中脂肪含量明显增加，高剂量组大鼠粪脂含量与对照相比增加20～40％wt；
2)将这种油溶性O-壳聚糖衍生物，添加到高脂饲料中，添加质量百分数为5％，用来喂养清洁级SD雄性大鼠：实验6周后添加组大鼠体重增量比模型组低30～40％wt；肝胆固醇含量与高脂饲料组大鼠相比下降幅度超过50％wt，其水平与基础饲料组相当；油溶性O-壳聚糖衍生物均能促进脂肪由粪便的排出，与高脂饲料组相比增加35～50％wt。
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