不同原材料对微晶纤维素平衡聚合度的影响研究*

摘要：目的：对不同厂家所使用不同原材料制得的多批微晶纤维素进行聚合度测定，讨论不同原材料对微晶纤维素聚合度的影响。方法：采用粘度法对微晶纤维素的聚合度进行测定，方法稳定，装置及操作简单，结果可靠。结果：经过对9个国内外不同厂家所生产的25批微晶纤维素进行聚合度测定，结果均符合美国药典USP34-NF29的规定(≤300)，但不同厂家之间的产品聚合度有一定差异性。结论：不同的原材料会对微晶纤维素的聚合度造成一定影响，其中以精制棉为原材料的微晶纤维素聚合度最高，范围在219～234；以纯棉纤维素为原材料的微晶纤维素聚合度最低，范围在87～95。

关键词：原材料；微晶纤维素；聚合度

微晶纤维素 (Microcrystalline cellulose，MCC ) 是一种以β-1,4 葡萄糖苷键结合的直链式多糖，由天然纤维素经稀酸水解至极限聚合度 (LOOP) 的可自由流动的白色或近白色粉末状固体产物。主要由以纤维素为主体的有机物(约99.95 % )和微晶无机物 (约0.05 %，如灰分)组成。灰分的主要成分为Ca、Si、Mg、Al、Fe及其他极微量的金属元素。自1894年Girard首次将纤维素稀酸水解的固体产物命名为“水解纤维素”至今，已有120多年的历史，随着科学技术的不断进步，这一曾在20世纪60年代以前被视为无法利用的产品，如今在生产与应用方面取得了迅速发展。人们对它的制备方法、性质、结构进行了不断深入的研究并将其广泛应用于医药、食品、化妆品以及轻化工部门。由于纤维素广泛存在于自然界, 据专家估计,全球每年可生产数千亿吨纤维素,是石油无法比拟的可再生重大资源。

微晶纤维素是由可自由流动的纤维素晶体组成的天然聚合物，它是纤维原料经稀酸水解并经一系列处理后得到的极限聚合度产物。平均聚合度达到极限聚合度值是这一特定产物的重要基本特性之一，也是与其他水解纤维素粉的显著区别之一。微晶纤维素作为纤维素的降解产物，聚合度是其一项重要的指标，聚合度的高低程度可以直接影响纤维素的表面性能[1]。

聚合度的测定方法很多，如渗透压法、光散射法、超速离心法和粘度法等。目前较常用的是粘度法，本文报道以电子旋转粘度计测定微晶纤维素聚合度的方法，并在已知原材料的情况下，比对不同厂家生产的微晶纤维素聚合度的差异，以此为提高微晶纤维素的现行标准提供依据，并希望对各微晶纤维素生产厂家的原材料选择起到指导作用。

1实验材料与方法

1.1仪器转子型旋转粘度计SNB-1数字型、电热恒温水浴锅HHS型，上海精密科学仪器有限公司。

1.2试剂铜乙二胺溶液(1mol/L，溶剂为水)，Scientific Research Special公司，批号1BCBJ0671；试验用水为蒸馏水。

1.3样品药用微晶纤维素，共9个厂家，25个批次样品。

1.4样品处理取微晶纤维素1.3g，精密称定至0.1mg。将样品移至125mL容器中，加水25mL及1.0mol/L的铜胺溶液25mL，振摇至完全混溶。在25±0.1℃下测定。

2实验部分

2.1测定法在25±0.1℃温度下以旋转粘度计测定样品动力粘度(DV)1。同法测定0.5mol/L铜胺溶液动力粘度(DV)2，并用密度计测得两者密度ρ。以下列公式换算为运动粘度(KV)1、(KV)2：

表1　不同厂家多批次微晶纤维素聚合度测定结果

运动粘度(KV)=动力粘度(DV)/密度ρ[2]

再以下列公式计算样品的相对粘度ηrel：

相对粘度ηrel=(KV)1/(KV)2。

以样品的相对粘度ηrel在USP34[3]中Intrinsic Viscosity Table[4]下查找样品的固有粘度[η]c,最后以下列公式计算样品的聚合度：

聚合度P=(95)×[η]c/Ws×[(100-%LoD)/100]

式中：[η]c为样品固有粘度；

Ws为样称样量；

%LoD为样品干燥失重百分比。

2.2测定结果测定结果见表1。

3分析与结论

3.1不同原材料所制微晶纤维素聚合度分布情况

图1　不同原材料所制微晶纤维素聚合度分布图

由图1可知，以精制棉为原材料的微晶纤维素聚合度最高，范围在219～234；以硫酸盐木浆为原材料的微晶纤维素聚合度在111～122；以木制纤维素为原材料的微晶纤维素聚合度在101～118；以纯棉纤维素为原材料的微晶纤维素聚合度最低，范围在87～95。

3.2国内及国外不同厂家的微晶纤维素聚合度

图2　国产与进口微晶纤维素聚合度分布图

不同厂家的微晶纤维素聚合度不相同，进口微晶纤维素聚合度普遍高于国产微晶纤维素，发现国产样品的聚合度均87～95之间，国外样品均在101～234之间，国外厂家的微晶纤维素聚合度普遍比国内厂家的微晶纤维素高，说明两者在原材料的使用方面存在一定差异 。

3.3结论微晶纤维素是由可自由流动的纤维素晶体组成的天然聚合物，它是纤维原料经稀酸水解并经一系列处理后得到的极限聚合度产物。平均聚合度达到极限聚合度值是这一特定产物的重要基本特性之一，也是与其他水解纤维素粉的显著区别之一。聚合度对微晶纤维素的物理化学性有着显著的影响，聚合度越高，微晶纤维素的吸水性、可压缩性、流动性越高，而体积密度及真实密度却降低，这些因素会显著影响制剂的性质如硬度、脆碎度等。

本试验对4种不同原材料的9个厂家(国内6个，国外3个)共25批微晶纤维素的平衡聚合度进行了比较研究，结果表明，使用不同原材料对制得的微晶纤维素的平衡聚合度有较显著的差异(P<0.05)：

表2　不同原材料微晶纤维素聚合度范围

可导致微晶纤维素平衡聚合度发生变化的还有制备工艺等因素，笔者将于后续研究中进行考察并形成微晶纤维素聚合度影响因素的完整研究体系。希望通过本研究为提高微晶纤维素的现行标准提供依据，并对各微晶纤维素生产厂家的原材料选择起到指导作用。

参考文献

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[3]Intrinsic Viscosity Table.USP34-NF29.[S].

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Research on the Impact of Polymerization of Different Raw Materials to Microcrystalline Cellulose

LV Shang1，WEI Hui-zhen1，RAO Yi1，LUO Xiao-jian1

1.TheNationalPlarmaceuticalEngineeringCenterforPreparationinChineseHerbalMedicine，Nanchang330006，China；

2.JiangxiUniversityofTraditionalChineseMedicine，Nanchang330004，China.

Abstract:Objective：Different manufacturers use different raw materials to prepare batches of microcrystalline cellulose, this thesis focuson determination of the degree of polymerization to discuss the impact of different raw materials. Methods: Viscosity measured the degree of polymerization of microcrystalline cellulose. The devices was simple operated and could get reliable results. Results: After the determination of the degree of polymerization of 25 batches of microcrystalline cellulose production in nine different manufacturers at home and abroad, the results were in line with the provisions of the United States Pharmacopoeia USP34-NF29 (≤ 300), but among different manufacturers of the products had a certain degree of polymerization differences. Conclusion: The degree of polymerization of different raw materials will impact microcrystalline cellulose. Refined cotton as the raw materials of microcrystalline cellulose has the highest degree of polymerization, range in the 219 to 234, while cotton cellulose as raw material has the lowest degree of polymerization to a minimum, in the range of 87 to 95.

Key words:Raw materials；Microcrystalline；Polymerization

收稿日期：(2014-08-25)编辑：薛铁瑛

中图分类号：R283.6

文献标识码：B

基金项目：*国家中医药行业科研专项项目(200807032)。

通信作者：★吕尚1魏惠珍1饶毅1*饶毅，教授。研究方向：中药复方质量控制。Tel：(0791)7119609，E-mail：raoyi99@126.com。罗晓健2(1.中药固体制剂制造技术国家工程研究中心南昌 330006；2.江西中医药大学南昌 330004)