维C银翘片制备工艺毕业论文

维C银翘片制备工艺毕业论文 维C银翘片制备工艺与稳定性研究 二级学院 专 业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 2012年4月 诚 信 声 明 我声明，所呈交的毕业论文(设计)是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文(设计)中不包含其他人已经发或撰写过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。我承诺，论文(设计)中的所有内容均真实、可信。 毕业论文(设计)作者(签名): 年 月 目录 摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„I-II 1 前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 2 仪器与处方„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 2.1 仪器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 2.2 处方„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 3 方法与结果„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 3.1提取工艺试验方法与结果„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 3.1挥发油提取条件的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 3.2 水煎煮条件的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 3.3制粒工艺条件的研究„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 4 讨论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 4.1提取工艺的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 4.2 辅料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 综述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 致 谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„23 维C银翘片制备工艺与稳定性研究 摘要:目的 研究维c银翘片制备工艺，解决其在生产中存在的颗粒压片后裂片、崩解度、溶出度不合格等问题。方法 考察提取时间和加水量对挥发油出油率的影响;以绿原酸含量和出膏率为指标，确定其余药粉水煎煮的加水量;研究不同浓度的粘合剂对颗粒成型的影响，选择最优浓度及用量;以维C含量为指标，比较薄膜衣和糖衣包衣工艺的稳定性。结果 本品挥发油提取工艺为加入8倍量水，提取4小时，水煎煮条件为加10倍量和8倍量水煎煮两次，每次1h，颗粒成型粘合剂为95%乙醇，且干膏粉和95%乙醇的比例为2.1:1;薄膜衣比糖衣更稳定。结论 该工艺条件有利于提高维C银翘片的质量和稳定性，降低生产 成本。 关键词:维C银翘片;工艺;辅料;稳定性; I A Research on Processing Techniques and Stability of Vitamin C YinQiao Tablets Abstract: objective Studying the preparation process of vitamin c YinQiao, is to solve the existence in the production of particles in the tablets,disintegration , and unqualified dissolution degree . Methods Investigate extraction time and the amount of water added to the influence of the essential oil yield efficiency.Use chlorogenic acid content and anointed rate for the index to determine the rest powder water decoction of water added. Study different concentrations of the influence of the pellet formation adhesive, select the optimal concentration and dosage. With vitamin C content index, compare film clothing and coated with sugar coating process stability. Results this product oil extraction technology for add 8 times water volume extracted, 4 hours, water decoction conditions for add 10 times and 8 times of water quantity of decoction two times, each time 1 h, the pellet formation adhesives for 95% ethanol, and dry paste powder and 95% ethanol ratio is 2.1:1; More stable than sugar coating film clothing. Conclusion This technological conditions will not only improve the quality and stability of YinQiao vitamin C, but also reduce the production cost. Keywords: Vitamin C YinQiao Tablets, Process, accessories, stability II 1 前言 维C银翘片是源于《温病条辩》中的银翘散方，为《中国药典)2010年版一[1]部新收载的品种。银翘散是中医临床上常用之方，是由药物金银花、连翘、桔梗、薄荷、竹叶、荆芥穗、淡豆豉、牛蒡子、甘草、芦根组成。具有辛凉透表，清热解毒之功，适用于温热病出气卫分证。症见发热无汗或有汗不畅，微恶风寒，头痛口渴，咳嗽咽痛，舌尖红、苔薄白或微黄，脉浮数。维C银翘片是在银散中加入对乙酰氨基酚及马来酸苯那敏而制成的中西药复方制剂，具有辛凉解表，清热解毒的功效，临床常用于流行性干毛引起的发热头痛，咳嗽口干，咽喉疼痛等症，疗效确切，价格低廉，受到临床用药的推崇。 维C银翘片在感冒药市场中属于领军品牌之一，在消费者、药店、医院中具有很高的品牌认可度，具有很好的群众基础。目前，全国生产该品种的厂家有300多家，主要工艺按国家药品，经提取后，浸膏干燥成粉，与挥发油和西药等混合后压片;压片采用单层片、双层片和夹心片;包衣技术有糖衣片和薄膜衣片。国家食品药品监督管理局数据库显示:生产维C银翘片的企业中大多数企 [2]业工艺标准不够严格，且执行糖衣标准，对维生素C含量的测定技术达不到标准，对控制产品的质量，存在局限性。 按照传统工艺，从中药中提取有效成分，与西药成分相混合，很容易引起药 [3]品变质。因维C银翘片中含有挥发油，故在压片过程中易出现裂片现象，片剂放置时挥发油也易挥散损失，直接影响疗效。针对维C银翘片质量不稳定的现象，本人对其生产工艺进行了研究，期待能够提高维C银翘片在生产过程中的稳定性，药物质量和药效，以及延长维C银翘片的有效期。 2 仪器与处方 2.1 仪器 FL-II型热风循环干燥柜(广州雅达干燥设备厂); HLSY-400型湿法混合颗粒机(上海信谊制药机械厂); 1 LYK-160型摇摆式颗粒机(丹东市制药机械有限公司); GZP-28B1型高速旋转式压片机(北京弘华机电新技术公司)。 JYT-10型药物天平(上海医用激光仪器厂); RCZ-8B型药物溶出仪(天津大学无线电厂); YP-20型智能硬度仪(天津大学精密仪器厂); ZB-ID型智能崩解仪(天大天发科技股份有限公司); Agilent110型高效液相色谱仪(安捷伦科技有限公司)。 2.2 处方 维C银翘片收载于《中国药典》中，其1000片标准处方为:山银花180g,连翘180g,荆芥72g,淡豆豉90g,淡竹叶72g，牛蒡子108g，芦根108g,桔梗108g，甘草90g，马来酸氯苯那敏1.05g,对乙酰氨基酚105g,维生素C49.5g,薄荷素油1.08ml 3 方法与结果 车间原工艺中提取挥发油以及提取浸膏所用水的量都有严格的。但是，旧的工艺规程并不能适应与时俱进的生产力，因此通过重新制定指标，来节省开支，提高维C银翘片中有效成分的含量。 [4,5]通过平行试验，连翘、山银花、荆芥三味药以挥发油的提取量为指标确定此三味药提取时所用的水量;淡豆豉、淡竹叶、牛蒡子、芦根、桔梗、甘草六味药以出膏率及绿原酸的提取量为指标确定提取时所用的水量。 3.1挥发油提取条件的确定 3.1.1 提取挥发油时间 饮片粉碎过2号筛再投料，取连翘180g、山银花180g、荆芥72g置挥发油提取器中，以水蒸气蒸馏法提取挥发油，考察提取时间，加水量与出油的关系，当加水8倍量，考察出油量与提取时间的关系，见表1。 2 表1 提取挥发油时间考察结果 挥发油(ml) 试验号 投料量(g) 1h 2h 3h 4h 5h 6h 1 432 0.81 1.77 2.60 3.01 3.08 3.09 2 432 0.76 1.75 2.65 3.03 3.07 3.08 3 432 0.80 1.76 2.68 3.02 3.06 3.07 平均出油量(ml) 0.79 1.76 2.64 3.02 3.07 3.08 累计出油率(%) 25.86 57.19 85.61 98.25 99.65 100.0 结果显示，当加水量为8倍不变时，提取四小时后，出油率已达到98.25%，因此提取时间可定为4小时，较公司生产规定提取时间为5小时更节约能源，缩短时间。 3.1.2 加水量 提油时间已经确定，再进行加水量的考察，当提取时间为4小时不变时，分别加入6、8、10倍量的水，考察加水量与出油量的关系，见表2. 表2 提取挥发油加水量考察结果 挥发油(ml) 试验号 投料量(g) 6倍 8倍 10倍 1 432 2.84 2.97 3.06 2 432 2.78 3.00 3.07 3 432 2.82 2.98 3.03 平均出油量(ml) 2.81 2.98 3.05 累计出油率(%) 91.87 97.64 100 结果可见，当加水量为8倍水时，出油率已达到97.64%。根据上述试验结果并考虑得油率及生产成本，确定加水量为8倍量，与公司规定相符。 综上所述，本品挥发油提取工艺为加入8倍量水，提取4小时。 3.2 水煎煮条件的确定 淡豆豉、淡竹叶、牛蒡子、芦根、桔梗、甘草:按0.1个处方量称取以上六味药材，粉碎，加水煎煮，对其加水量进行下面三次试验，确定最佳加水量，经 3 药材浸泡试验测定药材的吸水量约为两倍，故对第二次加水量减少两倍。水煎煮提取2次，每次1h，加水量见表3。 每份提取挥发油后的水溶液以及上述的水煎液，浓缩成相对密度为 [6]1.33-1.35(80?)的浸膏，减压干燥，称重，计算得膏率。以绿原酸含量为 [7,8]指标,各组平行2次,对绿原酸进行含量测定。见表3。 表3水煎煮加水量考察结果 提取水量(倍) 绿原酸平均含量出膏率 平均出膏试验序号 第一次 第二次 (mg/g) (mg/g) (%) 率(%) 1 12 10 7.152 23.58 A 7.153 23.62 2 12 10 7.154 23.67 1 10 8 8.162 21.11 B 8.168 21.06 2 10 8 8.173 21.02 1 8 6 5.056 20.63 C 5.064 20.71 2 8 6 5.073 20.79 由表可知:绿原酸的含量A组与B组相比较无明显差别，C组的绿原酸含量少于前两组。而且出膏率B组和C组相差不多，A组大于后两组，考虑到制剂工艺以及工业化大生产的需要，确定采用B组试验。即第一次加10倍量水煎煮1h，第二次加8倍量水煎煮1h。 通过上述2个试验，可以确定提取工艺为，连翘、山银花、荆芥三味药加入8倍量水，提取4小时，得到水溶液I和挥发油;药渣与淡竹叶、淡豆豉、牛蒡子、桔梗、芦根、甘草六味药材混合，分别加10倍量和8倍量水煎煮两次，每次1h，过滤，合并滤液，得到滤液II;将水溶液I和滤液II合并，浓缩成相对密度为1.08-1.10(60?)的浸膏，减压干燥，制成干膏粉。 3.3制粒工艺条件的研究 3.3.1 制粒工艺的确定 根据国家标准,制成维C银翘片的工艺有三种方法1中药提取物干燥成干? 膏粉，与适量的辅料制成颗粒，加入上述挥发油及薄荷素油混匀;对乙酰氨基酚、马来酸氯苯那敏和维生素C与适量的辅料混匀，制成颗粒，与上述颗粒压制成1000片(双层片)，包薄膜衣;2中药提取物稠膏加入适量的辅料。干燥，粉? 碎，干浸膏粉与对乙酰氨基酚和马来酸氯苯那敏混匀，制成颗粒，加入上述挥发 4 油及薄荷素油，混匀，与维生素C压制成1000片(夹心片或多层片)，包糖衣或薄膜衣;3中药提取干燥成干膏粉，与对乙酰氨基酚和用辅料薄膜制成的维生? 素C微粒混匀，制成颗粒，干燥，加入马来酸氯苯那敏，混匀，加入上述挥发油及薄荷素油，压制成1000片，包糖衣或薄膜衣。 公司采用的是工艺1，先将中药成分制成干膏粉加适量辅料制成颗粒，维? 生素C，对乙酰氨基酚，马来酸氯苯那敏加适量辅料预先制粒，然后再共同压片。 总体来讲，工艺1和工艺3对维生素C预先制粒，能够延缓维生素的氧化，?? 可以提高药物的稳定性，但是工艺3需要对维生素加热，维生素C容易分解，? 所以公司选择工艺1是最恰当的选择，不需要再作修改。 ? 3.3.2粘合剂及粘合剂用量的确定 常用粘合剂有聚维酮，淀粉浆，及乙醇。考虑到提取挥发油时用到乙醇，且可以回收再用，所以粘合剂选择乙醇较为合理。 在小试时，平均每个处方得到的干膏为235g。根据制剂工艺，只能加入138.3g乳糖。用8.5g干膏粉和5g乳糖进行小试，研究不同浓度的粘合剂对颗粒成型的影响，选择最优浓度及用量。结果见表4，表5。 表4 粘合剂浓度考察结果 干膏粉(g) 辅料(g) 乙醇浓度(%) 混匀难易程度 颗粒成型 8.5 5 70% 有糖心，难混匀++ 不好++ 8.5 5 80% 有糖心，难混匀+ 不好+ 8.5 5 95% 无糖心，较易混匀 适中 8.5 5 98% 无糖心，易混匀 不好+ 由表4可知，用95%乙醇做粘合剂，可以使颗粒成型较好，可减少压片时出现的异常，减少药物的损失，适合生产。 表5粘合剂用量的考察结果 干膏粉(g) 辅料(g) 粘合剂(ml) 混匀难易程度 颗粒成型 8.5 5 2 有糖心，难混匀++ 差++ 8.5 5 3 有糖心，难混匀+ 差+ 5 8.5 5 4 无糖心，较易混匀 好 8.5 5 5 无糖心，易混匀 差+ 结果说明，8.5g干膏粉，加4ml95%乙醇做粘合剂为佳。即干膏粉和95%乙醇的比例为2.1:1(质量/体积比)。 3.3.3压片工艺的考察 取制100片所需的干膏粉，过40目筛，加入不同辅料，用95%乙醇制粒，再与主药制成的颗粒混匀，压片。考察加入不同量的羟丙纤维素和羧甲基淀粉钠，对片重和时间的影响。结果如表6: 表6加入不同量的崩解剂的压片结果 处方原辅料 1 2 3 4 5 6 干膏粉(g) 200 200 200 200 200 200 乳糖(g) 117.6 117.6 117.6 117.6 117.6 117.6 滑石粉(g) 20 20 20 20 20 20 羟丙纤维素(g) 30 25 30 20 30 - 羧甲基淀粉钠(g) 20 20 15 15 - 30 95%乙醇(ml) 93.2 93.2 93.2 93.2 - 93.2 外加:对乙酰氨基酚(g) 13.6 13.6 13.6 13.6 13.6 13.6 外加:薄荷素油(ml) 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 外加:马来酸氯苯那敏(g) 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 外加:维生素C(g) 6.46 6.46 6.46 6.46 6.46 6.46 外加:硬脂酸镁(g) 3 3 3 3 3 3 片重(g) 0.42 0.40 0.40 0.39 0.39 0.38 崩解(min) 36 42 48 45 60 38 结果显示，只加入羧甲基淀粉钠作为崩解剂，不影响片重的前提下，药片的崩解时限更符合要求，使药物发挥药效的时间缩短。现用6号处方重复试制三批(每批10000片)，以绿原酸的含量为指标考察质量情况，以确定生产工艺的稳定性和合理性。结果如表7: 表7按六号处方试制三批的压片结果 批号 120210 120211 120212 6 绿原酸含量(mg/片) 2.86 2.84 2.84 重量差异 ??4% ??4% ??4% 水分 3.82% 3.83% 3.82% 崩解 39 39 40 从复试三批结果可以看出，上述处方6生产稳定，含量达到高要求，较公司原有处方，节省了辅料的开支，有效成分含量更高。 3.3.4 包衣工艺试验方法及结果 本试验对2011年10月连续生产的6批维C银翘片(糖衣片)留样所作的加速试验进行了如下分析: 试验存放条件:温度40?2?，相对湿度75%?5% 维生素C的含量测定方法:取维C银翘片20片，除去包衣，研细，取适量(约相当维生素C 50 mg)，精密称定，置250 mL容量瓶中，加0.005 mol/L硫酸溶液(pH=2)稀释至刻度，摇匀，过滤，弃去初滤液，量取续滤液5 mL至100 mL 中，用0.005 mol/L硫酸溶液稀释至刻度，摇匀。以0.005 mol/L硫酸溶液为空白，在246 nm波长测定吸光度，计算含量。 表8 维C银翘片(糖衣片)稳定性考察结果 放置2个月后维C含批号 放置前维C含量(%) 片面外观 量(%) 111001 105.4 89.1 色泽变浅 111002 106.6 90.4 色泽正常，光泽较差 111003 106.0 87.5 片面较好 111004 105.5 91.7 褪色，光泽差 111005 104.9 87.4 色泽变浅 111006 105.7 89.5 片面较好 平均含量% 105.7 89.3 - [9] 从表8可以看出，维C银翘片(糖衣片)通过加速试验所表现的褪色和维C降解问题十分突出，公司采用的糖衣工艺生产出来的产品稳定性难以保证。 [10]试验将采用薄膜包衣工艺，提高维C银翘片的质量，延缓VC降解，保证 7 外观质量在有效期内符合产品质量标准。结果如表9。 表9维C银翘片(薄膜片)稳定性考察结果 放置前维C放置1个月后放置2个月后放置3个月后批号 片面外观 含量% 维C含量(%) 维C含量(%) 维C含量(%) 120101 108.3 104.3 100.3 96.5 未变色 120102 108.1 104.1 100.1 95.3 未变色 120103 109.2 104.0 100.2 96.1 未变色 120104 106.8 104.3 100.2 96.2 未变色 120105 107.4 105.2 100.4 95.9 未变色 120106 108.5 103.7 100.3 95.4 未变色 平均含量% 108.05 104.3 100.3 95.9 - [11]从表8，表9可得出结论，采用薄膜衣工艺比糖衣工艺更稳定，而且从工艺上来说，薄膜衣工艺所用到的时间更短，对片剂的重量影响不大，更适合工厂生产。望公司薄膜衣工艺能够GMP认证后，重新投入生产。 4 结论 [12][13,14]本试验主要目的是研究如何从维C银翘片的生产工艺中提高稳定性。 工艺的每一步对一个药品的稳定性，有效性，重现性都有着重要的影响。金 [15]宝林等人认为药品的稳定性与工艺用水、 工艺参数和辅料等有关。 通过对工艺各个步骤的试验与考察，综合分析了影响维C银翘片成品质量的重要因素，成功优化处方，提高维C银翘片的片剂成型性及溶出度等质量问题， C银翘片中的主要有效成分是维生素C及对乙降低了返工率以及生产成本。维 酰氨基酚，二者的含量多少直接影响治疗效果。维C由于很不稳定，用合适的方法测定其含量，对保证维C银翘片的质量，改善制备工艺很有必要。 本人从提取条件到包衣工艺，分析与考察了大量数据得出，影响药物的稳定性分为以下几个方面: 4.1提取工艺的选择 8 提取过程中，不同的水量、不同的煎煮次数、不同的煎煮时间，会影响中药有效成分的含量。 4.2 辅料 制粒过程中，辅料很重要，辅料的理化性质是影响片剂质量的重要因素，对片剂的性质甚至药效可产生很大的影响，因此应十分重视辅料的选择。 在医药中，羧甲基淀粉主要用作固体制剂的粘合剂和崩解剂。这是由于结构上具有亲水性的羧甲基及羧甲基钠，具有超强吸水性(可达原体积200倍)及快速吸水膨胀的作用，能很快将完整的固体制剂崩解为细小颗粒或粉末，增加主成分溶出效果，有利于被身体快速吸收。在加速片剂崩解的同时，具有可压性，可改善片剂的成形性，增加片剂的硬度而不影响其崩解性。因此，我国1990年版《药典》已将羧甲基淀粉确认为药物的赋形剂。羧甲基淀粉钠可用于崩解如片剂、糖衣片、膜衣片、颗粒剂、胶囊剂、缓控释胶囊剂和中药制剂等。羧甲基淀粉钠的用量并非越多越好，用量过多，颗粒较硬，崩解并不加快。 [16]羧甲基淀粉钠具有良好的吸水膨胀性，充分膨胀后体积可增大200,300倍，是一种优良的崩解剂;同时羧甲基淀粉钠具良好的可压性，可改善片剂的成型性，增加片子的硬度而不影响其崩解性，所以在实验中加入羧甲基淀粉钠后，维C银翘片的崩解时限大大缩短，同时也增加了片子的硬度。 研究表明维C银翘片在制剂中的溶出度受辅料的影响，处方中的乙醇和羧甲基淀粉钠可提高维C银翘片的溶出度，这可能与乙醇和羧甲基淀粉钠有较强的亲水性有关，其可增强水对维C银翘片的润湿性。 片剂的弹性回复力以及压力分布不均匀，粘合剂选择不当，细粉过多，压力过大等都可使片剂产生裂片,一些研究者认为裂片与受压材料的可压性及受压时的压缩行为有关，也有人认为是由于片剂压成后,在减压过程中产生单轴向张力,如果是三轴向同时减压则可避免裂片现象，但是我认为影响片剂的好坏，最中要的还是辅料和辅料的量的选择。 4.3 包衣工艺 维 C银翘片的稳定性与制粒工艺、包衣工艺和材料、 包装材料、 贮藏条 9 件等有关。薄膜衣工艺比糖衣工艺更稳定，而且从工艺上来说，薄膜衣工艺所用 到的时间更短，对片剂的重量影响不大，更适合工厂生产。 10 参考文献 [1] 国家药典委员会.中华人民共和国药典(第一部)[S].北京:化学工业出版社，2010:1139-1140( [2] 毛建新.糖衣对维C银翘片中维生素C含量测定的影响[J]. 中国医药导报，2007，(24):21-12. 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Keywords:sodium carboxymethyl starch,application research,development 1前言 羧甲基淀粉钠(Sodium Carboxymethyl Starch，CMS)又称淀粉甘醇酸钠，属 于阴离子型淀粉醚，外观为白色或微黄色的粉末，无臭无味，是一种能溶于冷水 的天然改性高分子聚电解质。高粘度羧甲基淀粉是一类以粘度为主要衡量指标的 羧甲基淀粉，不仅具有增稠、乳化、分散、粘合等优良特性，同时也具有价格低、 白度好、易溶解、粒度细、不结块等优点，已广泛应用于医药、食品、纺织、印 刷、造纸、冶金、石油、铸造及日用化学工业等领域，成为一类重要的淀粉衍生 ,1,物，被誉为“工业味精”。 2性质 羧甲基淀粉钠，又称羧甲基淀粉醚或淀粉乙醇酸钠，是一种用羧甲基醚化的 变性淀粉。聚合度大于200。羧甲基淀粉外观为白色或微黄色无定型自由流动不 13 结块的淀粉状粉末。无臭、无味、无毒，常温下溶于水形成透明黏性液体，呈中性或微碱性，具有良好的分散力和结合力。羧甲基淀粉略有咸味，不溶于醇及醚，在冷水中迅速成稠状胶体溶液，胶体溶液遇碘成蓝色，有钠离子的反应，溶液在pH值2,3时失去黏性，渐有白色淀粉沉淀，羧甲基淀粉(CMS)比羧甲基纤维素(CMC)更均匀细腻，其吸水及吸水膨胀性较强，黏度高，黏着力强，化学性能稳定，乳化性好，不易腐败变质。水溶液的稳定性能优于羧甲基纤维素，羧甲基淀粉还能与2价、3价金属离子盐生成不溶性沉淀物，羧甲基淀粉最重要的特性是水溶液的黏度，主要取决于聚合度、取代度及杂质含量、温度、浓度、pH值等，平均聚合度大的取代度高，水溶液黏度大，在增加温度，特别在杂质含量高时其黏度下降快，pH值为6时的黏度最大，当pH值小于6时发生水解，此时黏度急剧下降，当pH值大于9时，由于聚合度下降也导致黏度下降。 3制备 羧甲基淀粉制备方法很多，通常按所用溶剂多少大致可分为三种类型:干法、半干法和湿法。干法反应无需(或少量)用醇、水作反应介质，降低了反应成本，无污染、无废水、废渣排放，氯乙酸利用率高，反应时间短，设备简便，但反应较不均匀，副产物不能排除。由于淀粉的不溶性质，因此是在固相体系中进行反应，试剂小分子很难渗透到淀粉的颗粒内部，产生的取代度一般不高，而且取代度沿链分布不均匀，又都产生于颗粒表面，所以溶解性较差，或溶液中含有较多的不溶物，但其成本低廉，且能用于某些特殊用途的粗配中，是人们所期待和应用的。20世纪90年代中期丁霄霖、顾正彪等采用螺杆挤压机作反应器，摸索碱和氯乙酸的用量，物料水分，挤压机转速等对反应程度的影响，这种制备途径很新颖，不失为一种研究羧甲基淀粉制备的好方法。但由于内部机械力大，以及反应温度高时在强碱作用下可能会导致氯乙酸分解而失去有效利用，故而能否工业化生产尚需更多的研究。 湿法制备羧甲基淀粉是相对于干法而言的，因在羧甲基淀粉制备过程中大量或比较大量的使用溶剂而称为湿法制备，在这种方法中，大多采用水或水与甲醇、乙醇、异丙醇和丙酮等混合溶剂。日本等国异丙醇来源丰富，易回收，故常采用之。在我国多采用水与乙醇作混合溶剂。 14 4 应用研究现状 原淀粉经羧甲基化反应得到的变性淀粉具有羧基的固有性质，如鳌合作用、离子交换作用、阴离子絮凝作用及增稠、乳化、糊化、吸水、粘附、成膜等性能。因此高粘度羧甲基淀粉在电焊条、食品、纺织、印染、医药、造纸、日用化学、石油钻井、选矿、粘接剂等领域中均获得广泛的应用，同时在铸造工业、橡胶工业等也有很大的需求。 4.1 替代羧甲基纤维素 羧甲基纤维素(CMC)是一种化学浆料，纤维素的衍生物。它具有天然胶、粮食浆料所没有的许多优点，适用于不少重要工业部门。 由于取代羧甲基纤维素在纤维素分子链上均匀分布程度的提高，取代羟基数量的增多，特种用途的羧甲基纤维素钠在pH?3的酸性溶液或饱和氯化钠溶液中能长久保持其性能和功效，是一种理想的食品添加剂和工业添加剂。 羧甲基淀粉是一种非常理想的淀粉衍生产品，可以按用户的要求制定出不同的产品标准，并扩大品种，形成系列化，发展应用领域，达到既定的生产规模，创造出更好的经济效益。 羧甲基淀粉是改性淀粉的代表产品，属天然、优质、高效的化工助剂，具有优良的黏结、增稠、保水、乳化、悬浮、分散等功能，由于羧甲基淀粉具有比羧甲基纤维素更为优越的性能，替代羧甲基纤维素便显得日益迫切，而且具有发展潜力。 3.2 食品工业 淀粉是绿色、环保化学工业品重要原料之一。特别引人注目的是，随着现代有机和高分子化工的主要原料石油和煤的日趋紧张，以及由此而引起的环境污染，导致人们转向了以淀粉等取之不尽、用之不竭、可生物降解、对环境友好的天然再生资源的利用研究和开发。 羧甲基淀粉对人体无毒，国家卫生食品标准中日摄入量不受限制，它是食品的乳化，增稠等的天然添加剂。可使面包、饼干质地疏松，可延长保质期。在油炸、烘烤食品中用量为2,;在豆奶、冰淇淋、雪糕、果冻、饮料、罐头中的添 15 加量为1,2,;在醋、酱油、植物油、果汁、肉汁、蔬菜汁中作乳化分散稳定剂时的用量为0.2,2,。其0.1,的水溶液喷洒于肉、蔬菜、食品上可成膜，防止水分及香味的挥发，以延长保鲜期。 羧甲基淀粉可作为食品质量改良剂，用于面包和糕点加工中，制成品具有优异的形状、色泽，味道好并延长保质期;羧甲基淀粉还可以用于果酱、沙司、肉汁等食品中，可使其平滑、透明和稠浓;在乳制品中加入适量的羧甲基淀粉，可增加其稠度和细腻性;羧甲基淀粉还可以用作稳定剂生产冰淇淋。淀粉羧甲基化后，糊的透明度显著提高，这是因为羧甲基化使得淀粉链分子凝沉性降低，分散度提高的缘故。淀粉糊透明度的提高，有利于在果冻和饮料等食品加工中应用。 与低取代度羧甲基淀粉比较，高取代度羧甲基淀粉具有某些优良的性质，如抗酸性好，抗钙镁离子强，抗温性强，抗生物降解好等。 羧甲基淀粉与羧甲基纤维素相比，可为人体吸收，且无异味，可用于食品中。食品级羧甲基淀粉水溶性时间短，在提高温度时水溶性提高。淀粉为不溶性物，在经羧甲基化后亲水力获得很大提高，易于溶解，使用时非常方便，目前已广泛用于改善食品的加工性能和产品质量。 3.3 日用化学工业 羧甲基淀粉具有鳌合、离子交换、多聚阴离子絮凝等功能，能很好地封闭重金属离子，具有良好的悬浮能力、分散能力以及防止固体污垢再沉积能力。作为阴离子絮凝剂使用的羧甲基玉米淀粉，能有效去除诸如Cu,Pb,Cd和Hg等存在于污水中的有毒重金属离子，而采用季铵盐交联羧甲基淀粉获得交联变性淀粉则可以吸附水溶液中的二价铜离子。 3.4 纺织工业 羧甲基淀粉是上浆、印染黏合以后整理加工的理想浆料。它的黏度高，黏力强，成膜性强，浆膜柔韧，浆液渗透性强，能增强纤维间的黏合力，纱不易断头，也无起毛现象，适合于织机高速化和织物高档化的要求。其退浆性能好，有优良的亲水性和分散性，有利于后续的漂白及印染工序。 羧甲基淀粉与聚乙烯醇的相容性好，适用于涤/棉混纱上浆，用于处理聚酯棉混纺衬衫时熨烫，手感柔软，具有良好的去污性和去污渍性。在玻璃纤维制品 16 中，羧甲基淀粉是有效的上浆剂，其渗透性好，已成为纺织印染业中必不可缺的重要原料。 羧甲基淀粉的另一特点是与聚乙烯醇具有良好的相容性，取代度为O.25的羧甲基淀粉可与聚乙烯醇互混，在变性过程中受到碱的作用以及分子链中酸基的亲和力，用于涤/棉混纺纱上浆。由于羧甲基淀粉不与活性染料反应，可以代替海藻酸钠作为活性染料的原糊，取代度大的羧甲基淀粉原糊的化学稳定性良好，随着羧甲基淀粉分子链羧基量增大，流动性能、渗透性能提高，进一步改善印花性能。 高粘度羧甲基淀粉可以代替海藻酸钠、阿可印等作印花糊料，具有冷水可溶、打浆容易、渗透性好、保水性好、着色率高、价格低廉等特点。研究表明，取代度为0.91的羧甲基淀粉可替代60%的海藻酸钠作为印花活性染料的增稠剂。 3.5 医药工业 羧甲基淀粉对人体无害，在水中有泡胀性可作为崩解剂，效果为羧甲基纤维素的数十倍。使用羧甲基淀粉的药物颗粒性好，可直接用于压片，在潘生丁控释药片中加入适量的酸和羧甲基淀粉，如使潘生丁和富马酸的质量比为1:2.1，羧甲基淀粉为7.3,，在药物周围可形成稳定的酸性微环境，直至药物充分释放。羧甲基淀粉作为片剂的崩解剂和赋形剂，可克服淀粉压片的缺点并使崩解时间缩短。在肠溶胶囊中，羧甲基淀粉使药物具有长效功能，可使疗效大为改善。 羧甲基淀粉作为制药业中的新秀，已大量用于药物的乳化剂及悬浮剂、血浆体积扩充剂、滋补型制剂的增调剂和口服悬浮剂的药物分散剂。我国1990年版《中国药典》已将羧甲基淀粉确认为药物的赋形剂，羧甲基淀粉在医药工业中可用于糖浆、胶囊、药丸、片剂、内血管给药媒剂及分离剂的制造。适量(约2,,10,)的高粘度羧甲基淀粉加人固体制剂中，其强力、快速的吸水特性可将水引人固体制剂中增加毛细孔，使吸水膨胀效果更加明显，如此反复吸水、膨胀、吸水的作用，很快便将完整的固体制剂崩解为细小颗粒粉末，增加主成分溶出效果。高粘度羧甲基淀粉也可作为血浆体积护充剂。在一氯乙酸(MCA)存在下，通过交联马铃薯淀粉和二氯乙酸(DCA)形成的羧甲基淀粉可用来作超声波医学检查。 目前，药片所使用的崩解剂品种中，羧甲基淀粉所占比例最大，其崩解性能、配伍性能及药品加工过程要求的可压缩性、流动性等都较好，因此，各发达国家 17 已先后将其编入药典，使之成为制剂标准辅料，我国由于技术、经济等因素的制约，一般采用玉米淀粉为原料生产羧甲基淀粉，制备的方法有溶剂法、干法和半干法等，产品性能与国外产品相差悬殊，从而使制剂无法达到溶出度标准(如美国国家处方集(NB)和英国药典(BP)均规定羧甲基淀粉崩解度不小于3秒，中国也作出了同样的规定)，最终降低了制剂中有效成分的生物利用度，因此，研究提高国产崩解剂的质量具有重要的意义。 低取代度的羧甲基淀粉产品，仍需加热才能糊化。它在同等取代度的情况下，就能溶解于水，故成本较低。它的钠盐在水中竟能润胀达原来体积的300倍，由此可以用作药片的崩解剂，在这方而的效果比普通淀粉和羧甲基纤维素强几十倍，而颗粒的流动性也好，可用于压片。羧甲基淀粉还可以用作血浆体积扩充剂及口服药物的悬浮剂。 3.6 石油工业 羧甲基淀粉具有优异的降失水性、抗盐性能和一定的抗钙能力，可耐13Oqc的高温，用于石油钻井泥浆中的降失水剂，可保护油层不受泥浆的污染，而且可携带钻屑及促进泥浆致密的作用。取代度为0.15-0.45的羧甲基淀粉可用于饱和盐钻井液，用以改善钻井濯浆的流动性、触变性及失水值，并且具有优良的抗高价离子的能力。羧甲基淀粉的优异性能，已使得它大量用于盐水和海水泥浆的处理中，其性能远优于羧甲基纤维素。 在石油工业领域，高粘度羧甲基淀粉因具有降失水、稳定井壁、改善井眼条件、防塌、絮凝钻屑等作用，可以作为钻井液、完井液的添加剂，同时也可作为稠化剂添加到压裂液中。 3.7 电焊工业 利用高粘度羧甲基淀粉的粘结性、成膜性和胶凝性，将其加人到电焊条涂料中可作为粘结剂和支撑剂。在生产过程中，显著改善了碱性低氢焊条的压涂性能，压力稳定，不偏心，表皮光滑，磨头磨尾良好，提高了焊条表面的光洁度，使外观质量明显提高。 在施焊过程中，利用它的热分解性，增加了电弧吹力的穿透力，获得满意的引弧性能，脱渣容易、飞溅小、电弧稳定、焊缝成型美观，对电焊条的性能和化 18 学成分没有影响，完全符合美国、法国、挪威、德国、英国、日本、中国、加拿大等8个国家的船检权威机构的鉴定标准规定。 3.8 造纸工业 由于高粘度羧甲基淀粉胶液透明、细腻、粘度高、粘接力大、流动性好、溶解性好，具有较好的乳化性、稳定性和渗透性，在造纸上用作湿部添加为主，起增稠粘结作用，使纸张光泽鲜艳，改善纸张的印刷性能，并能增加纸张的抗压与破裂、抗折皱破裂及耐磨等。如以1%,2%的用量加到纸张配料中，填充物留着率可由其他配料的42.6%提高到50.8%，破裂强度由3.49提高到4.39，断裂长度由5945提高到6995，撕裂因子由802提高到816。 3.9 水处理剂 羧甲基交联淀粉具有优良的吸附重金属离子的能力，且可再生重复使用，是一种值得推广使用的含重金属离子的废水处理剂。羧甲基淀粉醚一般是指羧甲基淀粉钠，简写成CMS，合成方法很多。淀粉浸泡在碱性溶液中，生成淀粉钠盐。淀粉钠和氯乙酸钠在碱性条件下反应将氢氧化钠和碳酸钠在醇溶液中搅匀，加入淀粉成浆，再加入溶于醇溶液中的高取代度(D.S，0.2,O.6)阳离子淀粉是黏土、煤灰、滑石粉、二氧化硅等阴电荷胶体优良的絮凝剂。 用硝酸铈铵为引发剂，使玉米淀粉跟丙烯酰胺接枝共聚，再在这种接枝共聚物(SGM)中加人计算量的甲醛和二甲胺进行阳离子化，得到阳离子絮凝剂。将这种絮凝剂和非离子型PAM对印染废水进行絮凝效果的比较试验。结果表明，使用SGM处理印染废水，比用其它两种絮凝剂具有更好的絮凝效果，这种产品成本低，絮凝性能好，可用于污水处理。在改性淀粉产品中，改性淀粉絮凝剂占有一定的位置。改性淀粉絮凝剂具有天然改型有机高分子絮凝剂的特点，其中包括无毒，可以完全被生物分解，在自然界形成良性循环等特点。经过特殊胶联处理的羧甲基淀粉可以作为絮凝剂，除去钙离子，其效果比葡萄糖酸钠和柠檬酸都好。 将高取代度羧甲基淀粉水溶液在室温储存1周，溶液黏度基本稳定，这表明羧甲基淀粉并未发生降解。有关资料也表明，羧甲基淀粉的抗生物降解是由于微生物体中的酶作用于淀粉分子结构中。 19 3.10 其他工业 高粘度羧甲基淀粉在铸造工业中主要用作砂型和砂芯的粘合剂;在橡胶工业中用作乳化稳定剂。用交联的高粘度羧甲基淀粉作吸收材料，广泛用于餐巾、棉塞及婴儿尿布等保洁用品。国外也有将开发的羧甲基淀粉应用于烟草行业的研究报道。 4 发展前景 天然淀粉已广泛应用于工业生产的各个领域，而且对于不同的领域，对淀粉的要求又不尽相同。随着工业生产技术的不断发展，人们对淀粉的性质要求越来越苛刻，因此，淀粉化学品作为淀粉的改性产品因其独特的性能和较高的经济效益越来越得到人们的青睐。羧甲基淀粉钠作为一种新型的淀粉化学品因其对环境的友好性和良好的性能在工业生产的各个领域越来越得到重视，其市场需求迅速增加。 羧甲基淀粉是一种很重要的化工产品，自从1924年首次被合成以来，国外20世纪60年代已具有规模性工业化生产装置和应用，我国直到80年代中期才开始对羧甲基淀粉进行研制和开发。 羧甲基淀粉的化学结构及功用均与羧甲基纤维素相似，近年来，羧甲基纤维素由于纤维素资源短缺，加之市场需求量日益增大，市场价格也不断上涨，从而增加了生产成本，制约了羧甲基纤维素的发展。而由于羧甲基淀粉的主要原料淀粉来源丰富，价格低廉，因而生产成本及市场价格远远低于羧甲基纤维素，但性能却优于羧甲基纤维素，比羧甲基纤维素的粘度高，稳定性好，所以羧甲基淀粉应用范围更为广泛，而且在2002年，国内产量不足万吨，而市场需求量却已达5万吨，因而羧甲基淀粉的经济效益十分显著，市场也十分广阔。现在，北京、上海、河南、天津、四川、辽宁等省市已有厂家批量生产。 为了满足各行各业对羧甲基淀粉的需求，国外新近的研究已朝提高性能，改进工艺，拓宽用途，降低成本，复合化的方向发展。在国内，一些具有原料和技术优势的淀粉生产企业也在进一步加强羧甲基淀粉的生产和研究，不断改进生产工艺和设备，提高产品质量，扩大产量，降低成本，形成规模效益，并重视品种的研究和开发，在不久的将来，羧甲基淀粉的产量将会不断增加，而且将会应用 20 到更多的工业生产部门中。 21 参考文献 [1] 李雪晶，马嘶鸣，赵景峰，等.高粘度羧甲基淀粉钠的应用和市场前景[J].化 工进展，2002.21(7):511. 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