甲壳素纳米硒及其制备方法

专利名称：甲壳素纳米硒及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种营养保健食品及其制备方法，确切地讲是甲壳素纳米硒及其制备方法。
甲壳素属于直链氨基多糖，学名为[(1、4)-2-己酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖]，分子式为(C8H13NO5)n，单体之间以(1→4)键连接，分子量一般在106左右，理论含氮量6.9％。其分子结构特点为氧原子将每个碳原子的糖环连接到下一个糖环上，侧基团“挂”在这些环上。甲壳素分子化学结构与植物中广泛存在的纤维素非常相似，所不同的是，若把组成纤维素的单个葡萄糖分子第二个碳原子上的羟基换成己酰氨基，这样的纤维素就变成了甲壳素。甲壳素有α、β、γ三种晶型，其中α-甲壳素存在最丰富，也最稳定。由于大分子之间极强的氢键作用，导致其一般不容与水，化学性质非常稳定，因而应用有限，通常称其为几丁质。自然界中的甲壳素大多是与各不溶于水的无机盐及蛋白质紧密结合在一起。人们为了获取甲壳素，往往将甲克动物的外壳通过酸碱处理，脱去钙盐、蛋白质，可获得壳聚糖，然后，然后再用碱解、酸解、氧化、酶解、结构修饰等方法，就可以将其转化为水溶性壳聚糖、壳寡糖等。甲壳素是自然界唯一带正电荷的天然高分子聚合物，是唯一的含阳离子的可食性动物纤维，也是继蛋白质、糖、脂肪、纤维素、矿物质之后人类健康所必须的第六生命要素，在国外享有“软黄金”的美誉。
甲壳素本身分子量超过百万，既不容于水，也不容于一般的酸碱，不能为人体分解利用，多用在废水、放射污染之吸附处理。经过化学或生化处理后，甲壳素可以生成溶于稀酸的甲壳糖，可以应用在工业领域、农业领域、化妆品、医药、材料和其它环保、健康领域。近年来人们研制出的各种水溶性壳聚糖、水溶性壳寡糖具有更好的生理活性，既可抑制癌症、肝病、糖尿病，胆固醇，又有增强人体免疫力，防止老化等一系列神气功效。例如，壳寡糖在人体内吸收率近100％，具有提高免疫，抑制癌肿细胞生长，促进肝脾抗体形成，促进钙及矿物质的吸收，增殖双岐杆菌、乳酸菌等人体有益菌群，降血脂、降血压、降血糖、调节胆固醇，减肥，预防成人疾病等功能，还可明显消除人体氧负离子自由基，活化机体细胞，延缓衰老，抑制皮肤表面有害菌滋生，并具有保湿性能、防腐性能，国内外已将其广泛地应用于医药、食品、保健等领域。
自20世纪60年代起，有关甲壳素的研究变得十分活跃，许多国家都十分关注这些研究。特别式近10年在国内掀起一股甲壳素研究开发热潮，成立了许多甲壳素研究机构，国家科技部将其列入“九五”、“十五”重点攻关项目中。全世界从事甲壳素开发的企业已达上千家。甲壳素的研究开发以成为世人瞩目的科技领域和获利颇丰的新兴产业。一些发达国家竞相投入大量资金进行研究开发。日本政府拨出50亿美元启动经费委托全国13所大学对甲壳素进行系统开发，至今在基础研究及应用开发方面取得巨大成就。目前甲壳素是日本政府唯一许宣传疗效的机能性食品。1993年日本厚生省受理了甲壳素作用于癌细胞转移抑制剂静脉注射药品的申请。1996年甲壳素又通过了美国药品、食品管理局(FDA)及欧共体(EC)核定，核准在美国欧洲销售。甲壳素的研究开发及其商业产品已出现了全球竞争趋势，并将继续保持稳定的高速发展。有人说“21世纪多糖的研究最有希望的是甲壳素。”也有人说“20世纪是塑料的世纪，21世纪是甲壳素的世纪。”1973年，世界卫生组织(WHO)向全世界宣布硒是人类和动物生命中必需的微量元素，补硒可有效预防多种疾病。
硒是生物体中GPx(谷胱甘肽过氧化物酶)、PHGPx(磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶)、ID(5’-脱碘酶)活性中心关键的组成元素，参与体内过氧化物及碘的代谢，调节生物体内碘的水平及自由基水平，可增强机体防病、抗病能力。硒具有清除自由基、预防癌症、养颜抗衰、保护肝脏、抵抗有害重金属、抗辐射、免疫调节等方面的作用，硒对治疗肝炎、关节炎、白内障、心血管疾病、红斑狼疮、出血热有显著作用，硒对肿瘤病人的放化疗也有明显的辅助治疗作用。
大量临床研究、流行病学调查证明硒是人体重要的抗癌因子。在江苏启东肝癌高发区、河南林县食管癌高发区，人群强化补硒后显著降低了癌症发病率。在美国，对8000人进行长达十年的补硒研究，结果表明，硒可以显著降低肺癌、肠癌、胃癌、血癌等癌症的发病率，因此硒被确认为“营养性防癌剂”。芬兰进行了23年跟踪研究，发现低硒状态吸烟人群肺癌患者人群血硒含量低于健康人群。美国五年前就出了一部关于爱滋病和营养的专著，书中提到爱滋病从感染到生存周期都与患者硒含量有关。研究表明，如果缺硒，淋巴细胞特别容易被病毒攻破，因此易感人群中普遍存在缺硒状况。另外，病毒在复制过程中要大量消耗硒，也会造成人体内缺硒。所以，在爱滋病治疗中给患者补硒可延续其生命周期。我国科学工作者已证明，缺硒是克山病发病的主要原因，克山病病区均处于缺硒地区，这种疾病表现在人体的心脏受到严重损伤，经病理解剖来看，疾病患者的心脏一般是正常人心脏的几分之一。试验结果表明，补硒可使患病率和病死率下降80％。随着年龄增加，人体产生抗氧化剂的能力逐渐降低，对自由基损害的防御能力下降，导致衰老加速。大量临床研究表明，硒作为抗氧化剂，进入人体后可迅速清除体内的自由基，从而可有效地防御自由基对细胞的损害，减少脂褐素的形成，具有抗老延寿的作用。
据世界卫生组织披露，目前全球约有20亿人口(中国有2亿人口)生存于缺硒环境中。补硒可有效预防和治疗多种疾病，但硒的一个显著特征就是其营养剂量和毒性剂量之间范围比较窄，而硒的抗癌等有益生理作用往往依赖于较高的摄入量，因此其有效使用量很难控制。多年来，人们一直在研究低毒高效硒制品。与无机硒相比，有机硒的吸收利用价值较高，急性毒性较小，被认为是较好的硒制品。试验研究表明，纳米硒在许多方面更优于有机硒，显示出低毒高效特征在急性毒性(LD50)方面，无机硒为15mg/kg，有机硒为35mg/kg，纳米硒则为113mg/kg。在亚慢毒性方面，饲料中无机硒或有机硒的含量在4～5ppm时即可导致大鼠体重下降和肝硬化，而纳米硒含量在6ppm时也不发生上述现象。在生物功效方面，纳米硒体外清除羟自由基效率为无机硒的5倍，为有机硒的2.5倍。另外，纳米硒在保健作用方面也显示出异常灵敏的特点，纳米硒在很低剂量下即显示出抑制肿瘤和免疫调节保健作用，而相应低剂量的无机硒并无作用。总之，纳米硒具有高安全性及高生物活性的特点，是一种很好的免疫调节剂和抗氧化剂，具有防病抗病、延缓衰老等效用。
纳米硒的生物学功效已被认可，国家卫生部已批准纳米硒胶囊为保健食品(卫食健字1998第134号)。
CN1184776A公开了一种红色单质硒的制备方法，在蛋白质或多肽体系(溶液)中还原硒化合物或灰黑色单质硒得到蛋白质态红色单质硒或者多肽态红色单质硒，再经分离得到具有生物活性的红色单质硒。
本发明的技术方案是直接用硒化合物和甲壳素制备甲壳素纳米硒。
所述的硒化合物可以是亚硒酸盐或者酸式亚硒酸盐，比如亚硒酸纳(Na2SeO3)，亚硒酸氢纳(NaHSeo3)等，也可以是二氧化硒(SeO2)，其同甲壳素或其溶液在还原剂存在条件下反应至红色不再改变。还可以使用起始原料二氧化硒，水和氢氧化钠先制备得到亚硒酸盐或者酸式亚硒酸盐，产物不必分离，直接同甲壳素或其溶液在还原剂存在条件下反应至红色不再改变。
所述的硒化合物还可以是硒代硫酸盐，如硒代硫酸钠(Na2SeSo3)等，其同甲壳素或其溶液混合后用有机酸调PH至4.5～6.5。
所述的甲壳素包括壳聚糖，水溶性壳聚糖和水溶性壳寡糖等。
所述的还原剂首选维生素C。
所述的有机酸可以是抗坏血酸，柠檬酸等其他可食用的有机酸。
制备时两种主要成分硒化合物和甲壳素的相对量可以适当比例调整。但使用甲壳素纳米硒加工成保健制品时或者作为助剂添加到其他保健品或药品中时应注意硒的摄入量。
我国学者杨光圻教授和陈孝曙教授等经多年研究结果如下硒的生理需要量40微克(ug)/日，界限中毒量800ug/日，建议膳食补充量50～250ug/日，最高安全摄入量400ug/日。此数据为FPA/WHO/IAEA三个国际组织所采用。
甲壳素纳米硒经红外光谱仪，紫外光谱仪，质谱议、透射电镜等对其结构，组成及性质的多方面比较研究表明，红色纳米硒被甲壳素吸附包裹成稳定的粒子微观结构为球状或分形结构，甲壳素的结构，性质没有变化。产物兼有纳米硒和甲壳素免疫调节，养颜抗衰，预防癌症及心血管疾病等功效，在医药，保健，食品等领域有广泛的应用前景。
制备方法简单易行，常温常压，，操作，控制方便，倘使用起始原料也不涉及产物的分离，适宜工业化生产。
具体实施例方式
1.取0.05g亚硒酸钠或者亚硒酸氢钠溶于水中，然后均匀喷撒到5g壳聚糖粉或壳寡糖粉中使之润湿，最后边搅拌边喷洒维生素C溶液，至混合物红色不再改变，真空干燥脱去水分即得产品。
2.取0.05g亚硒酸钠或者亚硒氢钠溶于水中，搅拌下加入含5g壳聚糖或壳寡糖的水溶液，再加入维生素C或其溶液至反应液红色不再改变，减压蒸馏脱去水分即的产品。
3.在实施例1和2中，可以使用起始原料先制备得到亚硒酸钠或者亚硒酸氢钠溶液，反应产物不必分离，直接用来制备甲壳素纳米硒。这就是先用二氧化硒，水和氢氧化钠制备亚硒酸钠或者亚硒酸氢钠溶液，然后直接用此反应液同壳聚糖粉或壳寡糖粉、维生素C溶液制备甲壳素纳米硒(如实施例1)，或者同壳聚糖或壳寡糖水溶液，维生素C或其溶液制备甲壳素纳米硒(如实施例2)。
4.取0.05g亚硒酸钠或者亚硒酸氢钠或者二氧化硒同5g壳聚糖粉或者壳寡糖粉混均匀后研磨，边研磨边加入维生素C或其水溶液，混合物颜色逐渐变红，直至红色不再改变即得产品。若所加的是维生素C水溶液。则需真空干燥脱水。
5.取0.05g亚硒酸钠或者亚硒酸氢钠或者二氧化硒在搅拌下投入含5g壳聚糖或者壳寡糖的水溶液中再加入维生素C或其水溶液，反应液颜色逐渐变红直至红色不再改变，减压蒸馏脱去水分即的产品。
6.取含0.05g的硒代硫酸钠溶液同5g壳聚糖粉或者壳寡糖粉混合均匀后研磨，边研磨边加入抗坏血酸或其水溶液，或者加入柠檬酸等其他可食用的有机酸溶液，混合物的颜色逐渐变红直至红色不再改变，此时的PH为4.5～6.5停止加酸，再研磨3分钟，真空干燥脱去水分即的产品。
7.取含0.05g的硒代硫酸钠溶液，在搅拌下投入含5g壳聚糖或者壳寡糖的水溶液中，再加入抗坏血酸或者柠檬酸等其他可食用的有机酸溶液，反应液颜色逐渐变红，直至红色不再改变，停止加酸，此时的PH为4.5～6.5，减压蒸馏脱去水分即得产品。
8.在实施例6和7中，可以使用起始原料先制备硒代硫酸钠溶液，反应产物不必分离，直接用来制备甲壳素纳米硒。这就是先用硫代硫酸钠或者亚硫酸钠同单质硒反应制备硒代硫酸钠溶液；或者用亚硒酸钠同单质硫反应制备硒代硫酸钠溶液。然后直接用此硒代硫酸钠溶液同壳聚糖粉或者壳寡糖粉(如实施例6)，或者壳聚糖或者壳寡糖溶液(如实施例7)制备得到甲壳素纳米硒。
权利要求
1.一种甲壳素纳米硒，其特征在于是由甲壳素和红色纳米硒组成的复合物。
2.根据权利要求1所述的甲壳素纳米硒，其特征在于所述的甲壳素包括壳聚糖、水溶性壳聚糖和壳寡糖。
3.一种权利要求1所述的甲壳素纳米硒的制备方法，包括混合和脱水，其特征在于由亚硒酸盐或亚硒酸氢盐或二氧化硒或者其水溶液同甲壳素或其水溶液在还原剂存在条件下反应至红色不再改变。
4.根据权利要求3所述的甲壳素纳米硒的制备方法，其特征在于所述的亚硒酸盐或亚硒酸氢盐为亚硒酸钠或亚硒酸氢纳。
5.根据权利要求3或4所述的甲壳素纳米硒的制备方法，其特征在于所述的还原剂为维生素C。
6.一种权利要求1所述的甲壳素纳米硒的制备方法，包括混合和脱水，其特征在于由硒代硫酸盐溶液同甲壳素或其水溶液混合后用有机酸调反应物pH至4.5～6.5。
7.根据权利要求6所述的甲壳素纳米硒的制备方法，其特征在于所述的硒代硫酸盐为硒代硫酸纳。
8.根据权利要求6或7所述的甲壳素纳米硒的制备方法，其特征在于所述的有机酸为抗坏血酸或者柠檬酸。
全文摘要
一种甲壳素纳米硒是由甲壳素和红色纳米硒组成复合物。该复合物由甲壳素(包括壳聚糖，水溶性壳聚糖和壳寡糖)同硒化合物反应制备的。甲壳素纳米硒经红外光谱仪、紫外光谱仪、质谱仪透射电镜等对其结构、组成及性质的多方面比较研究表明，红色纳米硒被甲壳素吸附包裹成稳定的粒子，微观结构呈球状或分形结构。甲壳素的结构、性质没有变化。甲壳素纳米硒兼有纳米硒和甲壳素的免疫调节、养颜抗衰、预防癌症及心血管疾病等功效，在医药、保健、食品等领域有广泛的应用前景。其制备方法简单易行，常温常压，操用控制方便，适宜工业化生产。
文档编号A61P37/00GK1415310SQ0213864
公开日2003年5月7日 申请日期2002年11月18日 优先权日2002年11月18日
发明者张胜义, 田玉鹏, 郜洪文 申请人:安徽大学

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