一种油溶性O－壳聚糖衍生物及其制备和应用.pdf

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，包括：O－9’－十八烷酸壳聚糖和O－油酰化壳聚糖。其制备方法是N－邻苯二甲酰壳聚糖与油酰氯、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优点，既可用于肥胖病症的治疗又可以用于肥胖的预防。

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：R＝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5万-60万之间的壳聚糖，在含有体积百分比为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；壳聚糖吡喃环当量：取代反应物摩尔当量比为1∶1.5的油酰氯、油酸和氯化氢的加成产物，在异丙醇介质反应，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％，体脂含量下降40～80％；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％，肝脏脂肪含量下降30～40％；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％；
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％；肝胆固醇含量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；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％。

一种油溶性O-壳聚糖衍生物及其制备和应用
                                  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：

其中：R＝

或-CO(CH₂)₁₆CH₃
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＜4g/100ml。
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5万-60万之间的壳聚糖，体积比含量为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；壳聚糖吡喃环与取代反应物的摩尔当量比为1∶1.5的油酰氯、油酸和氯化氢的加成产物，在异丙醇介质反应，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％，体脂含量下降40～80％，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％，肝脏脂肪含量下降30～40％；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％(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％；肝胆固醇含量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；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％(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、O-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-二甲基甲酰胺中，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，加入壳聚糖固体进行反应。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地动态变化，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    N                  大鼠体重(g)                         体脂含量
     组            W1            W4                W6               (％)
     C    10  369.12±34.76  349.45±30.67    366.95±24.82    1.0704±0.3520
     TA1  10  370.07±27.43  353.38±31.82    348.57±24.05    0.8404±0.2555
     TA2  10  368.48±33.69  343.05±21.54    339.58±15.50^*  0.7024±0.1938
     TA3  7   369.19±32.41  306.47±39.19^** 285.54±38.76^** 0.4668±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)
        *  分组   N      肝/体比(％)     肝脏胆固醇含量(μg)   肝脏脂肪含量(％)     与
            C    10    3.1191±0.2619   347.47±66.72          0.055±0.014
Control组
                                                                                  相比
            TA1  10    2.9290±0.1867   263.60±21.53^*         0.038±0.019^*
P＜0.05，^**TA2  10    2.8789±0.2100   214.86±31.84^*         0.036±0.013^*      与
            TA3  7     2.8229±0.2112^* 166.80±38.42^**        0.037±0.015^*
Control组
                                                                                  相比
P＜0.01
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。
实施例四、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  例                                     体重(g)                                  体脂含量(％)
别  数       W1                W3                W5                 W6
C   10   103.5±15.37    172.02±8.53^d     211.18±19.67^d    212.15±16.82^d     0.42±0.26^d
F   8    90.73±9.33     193.44±15.84^b    311.20±23.96^b    349.11±32.44^b     0.95±0.21^b
P   10   102.32±16.44   201.74±16.69^b    246.15±18.79^bd   273.93±17.25^bd    0.82±0.20^b
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。