一种窄分布羟乙基淀粉的制备方法技术领域
本发明属于医药化工领域，更具体地，涉及一种窄分布羟乙基淀粉的制备方法。
背景技术
羟乙基淀粉是支链淀粉的衍生物，是富含淀粉的复合物，其制备方法是以支链淀
粉为起始原料，一般包括淀粉水解、羟乙基化、脱色、过滤和干燥等步骤，例如，申请号为
201210091868.8的申请提供了一种130/0.4羟乙基淀粉的制备方法，制备过程主要包括水
解、羟乙基醚化、粗滤、脱色、精滤、超滤和干燥，得到的羟乙基淀粉的重均分子量为110,000
～150,000，摩尔取代度为0.38～0.45。申请号为201610335589.X的申请提供了一种羟乙基
淀粉200/0.5的制备方法，该方法以糯米淀粉为原料，以环氧乙烷为羟乙基取代剂、异丙醇
为溶剂，包括混合、糊化、水解、羟乙基化、中和、精制和干燥等步骤，得到的羟乙基淀粉的重
均分子量为180,000～290,000，摩尔取代度为0.43～0.55。
以上专利中制备的羟乙基淀粉，只列出了重均分子量和摩尔取代度的相关范围，
而对于分子量分布范围没有限定，但是根据《欧洲药典》7.0版对于羟乙基淀粉分子量分布
的要求，可知羟乙基淀粉130/0.4的重均分子量应为110,500～149,500，且10％小分子部分
重均分子量应不小于15,000，10％大分子部分重均分子量不大于390,000；羟乙基淀粉200/
0.5的重均分子量应为170,000～230,000，且10％小分子部分重均分子量应不小于15,000，
10％大分子部分重均分子量不大于600,000，看出两种型号的羟乙基淀粉产品都要求80％
产物的分子量都大致分布在相应重均分子量的10％～300％范围内，分子量分布较宽。申请
号为201210099171.5的申请，提供了一种窄分布中分子量羟乙基淀粉的制备方法，以纯化
水分散蜡质玉米淀粉，无机酸进行水解，采用梯度变温控制，用运动黏度进行水解程度控
制，水解液经过羟乙基化、脱色过滤、超滤和干燥得到窄分布中分子量羟乙基淀粉，产品重
均分子量在100,000～300,000，总结实施例可知该方法得到的羟乙基淀粉产品的分子量分
布为80％的产物的分子量分布在相应重均分子量的20％～300％，可看出本专利中产品的
分子量分布比标准要求略窄，主要体现在小分子部分减少，但效果并不明显，梯度温度控制
过程复杂，在工业生产中并不适用。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供了一种窄分布羟乙
基淀粉的制备方法，其中通过对制备方法中关键的制备工艺整体流程设计、以及各个反应
步骤的参数、条件等进行改进，与现有技术相比能够有效解决窄分布羟乙基淀粉的制备方
法复杂的问题，本发明中的制备方法能够更好地适应窄分布羟乙基淀粉的生产要求，该窄
分布羟乙基淀粉的重均分子量Mw为250000～400000，摩尔取代度MS为0.3～0.7，C2/C6比为
4～12；并且，对于该羟乙基淀粉，10％小分子部分重均分子量不小于该羟乙基淀粉重均分
子量Mw的20％，10％大分子部分重均分子量不大于该羟乙基淀粉重均分子量Mw的220％，制
备方法简单，并保证了生产效率；并且制备的窄分布羟乙基淀粉满足无菌要求，确保其使用
过程的安全性。
为实现上述目的，按照本发明，提供了一种窄分布羟乙基淀粉的制备方法，该窄分
布羟乙基淀粉的重均分子量Mw为250000～400000，摩尔取代度MS为0.3～0.7，C2/C6比为4
～12；并且，对于该羟乙基淀粉，10％小分子部分重均分子量不小于该羟乙基淀粉重均分子
量Mw的20％，10％大分子部分重均分子量不大于该羟乙基淀粉重均分子量Mw的220％；
其特征在于，所述羟乙基淀粉的制备方法包括以下步骤：
将淀粉原料与去离子水混合配制浓度为10％～30％(w/v)的淀粉悬浊液，然后将
所述淀粉悬浊液在90～100℃下糊化25～35分钟得到淀粉糊化物，接着在酸性条件下对所
述淀粉糊化物进行水解得到淀粉水解液；然后，对所述淀粉水解液进行分子量筛选得到筛
选后的淀粉水解液；接着，在保护性气体的氛围下将所述筛选后的淀粉水解液与羟乙基取
代剂在氢氧化钠催化的条件下进行羟乙基取代反应得到反应液，所述羟乙基取代反应的反
应温度30～40℃，反应时间8～12小时；然后，对所述反应液进行干燥处理，即得到所述窄分
布羟乙基淀粉。
作为本发明的进一步优选，所述反应液在进行所述干燥处理之前，还经过活性炭
脱色处理、以及过滤处理。
作为本发明的进一步优选，所述淀粉原料为玉米淀粉、马铃薯淀粉或木薯淀粉，优
选为蜡质玉米淀粉。
作为本发明的进一步优选，所述在酸性条件下对所述淀粉糊化物进行水解得到淀
粉水解液，是先用盐酸调节所述淀粉糊化物的酸度至0.3～0.7mol/L，然后在40～70℃的温
度下进行水解反应，即得到所述淀粉水解液；优选的，以所述水解反应得到的所述淀粉水解
液进行凝胶渗透色谱检测时，该淀粉水解液中的水解产物在色谱柱中的保留时间为15～17
分钟；优选的，所述水解反应的时间为2～5小时。
作为本发明的进一步优选，所述分子量筛选是利用膜分离法，所述膜分离法是采
用超滤膜，该超滤膜的截留分子量为30,000～100,000Da，优选为40,000～60,000Da。
作为本发明的进一步优选，所述超滤膜的材料为聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯
(PVDF)、或聚醚砜(PES)，优选为聚醚砜(PES)。
作为本发明的进一步优选，所述羟乙基取代剂是氯乙醇或环氧乙烷。
作为本发明的进一步优选，所述羟乙基取代反应开始时，所述筛选后的淀粉水解
液中的淀粉水解物以葡萄糖计的摩尔量与所述氢氧化钠的摩尔量、所述羟乙基取代剂的摩
尔量三者之比为1:0.8:0.3～0.9，优选为1:0.8:0.5～0.7。
作为本发明的进一步优选，所述保护性气体为氮气。
作为本发明的进一步优选，所述过滤处理是采用钛棒过滤器；所述干燥处理为喷
雾干燥。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于对制备方法中关键的
制备工艺整体流程设计、以及各个反应步骤的参数、条件等进行改进，能够获得特定窄分布
的羟乙基淀粉，制备方法简单，并保证了生产效率。
本发明中窄分布羟乙基淀粉的制备方法，主要包括以下步骤：配制浓度为10％～
30％(w/v)的淀粉悬浊液，水解后得到淀粉水解液；淀粉水解液经过分子量筛选后，在惰性
气体保护下与羟乙基取代剂在氢氧化钠催化下进行羟乙基取代反应；反应液经过活性炭脱
色、过滤、干燥，得到无菌的窄分布羟乙基淀粉产品。该窄分布羟乙基淀粉的重均分子量Mw
为250000～400000，摩尔取代度MS为0.3～0.7，C2/C6比为4～12；并且，对于该羟乙基淀粉，
10％小分子部分重均分子量不小于该羟乙基淀粉重均分子量Mw的20％，10％大分子部分重
均分子量不大于该羟乙基淀粉重均分子量Mw的220％(即，80％的产物分布在该羟乙基淀粉
重均分子量Mw的20％～220％范围内)。
目前在售的羟乙基淀粉有羟乙基淀粉130/0.4，羟乙基淀粉200/0.5，主要用作代
血浆产品，但是其分子量分布较宽，而本发明涉及的这种羟乙基淀粉具有更窄的分子量分
布，且制备方法简便，产品有更好的特性，在细胞分离中有应用潜力，可作为安全且高效的
细胞分离液用于细胞分离。
本发明中所采用的分子量筛选是利用膜分离法，采用以聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙
烯(PVDF)、或聚醚砜(PES)材料的超滤膜，并将超滤膜的截留分子量控制为30,000～100,
000Da(优选为40,000～60,000Da)。通常在制备羟乙基淀粉时，使用膜分离法去除淀粉水解
产物中的小分子，分离膜的截留分子量一般为10,000～30,000Da，以得到较高的收率；而本
发明中的截留分子量大于普遍水平，牺牲收率获得分子量分布更窄的产品，而这一过程的
实现势必使得阻力增大，为了保证分离效率，本发明是采用以聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯
(PVDF)、或聚醚砜(PES)材料的超滤膜，通过使用合适的膜材料，能够确保分子量筛选的效
果。
另一方面，在通过分子量筛选得到含有特定分子量淀粉水解物的筛选后的淀粉水
解液后，将该筛选后的淀粉水解液在保护性气体的氛围下与羟乙基取代剂两者在氢氧化钠
催化的条件下进行羟乙基取代反应(例如可以采用经净化过滤的高纯氮气作为保护性气
体，氮气的纯度优选为不小于95％)，通过控制淀粉水解物、氢氧化钠与羟乙基取代剂三者
的摩尔比(优选为1:0.8:0.3～0.9，更优选为1:0.8:0.5～0.7；其中，淀粉水解物的摩尔量，
是以筛选后的淀粉水解液中的淀粉水解物以葡萄糖计的摩尔量，即，将淀粉水解液中的淀
粉水解物的总质量除以葡萄糖分子的摩尔质量180.16g/mol，从而得到淀粉水解物以葡萄
糖计的摩尔量)，并通过控制羟乙基取代反应的反应温度与反应时间，通过制备方法各个反
应步骤及反应条件的整体配合，能够获得含有特定窄分布羟乙基淀粉的反应液，并从而最
终获得重均分子量Mw为250000～400000，摩尔取代度MS为0.3～0.7，C2/C6比为4～12，并且
10％小分子部分重均分子量不小于该羟乙基淀粉重均分子量Mw的20％、10％大分子部分重
均分子量不大于该羟乙基淀粉重均分子量Mw的220％的窄分布羟乙基淀粉。
本发明中窄分布羟乙基淀粉是由优选蜡质玉米淀粉，经水解、分子量分级、羟乙基
化、精制制得。窄分布羟乙基淀粉制备的难点在于特定分子量的分级筛选。目前，羟乙基淀
粉系列产品(如羟乙基淀粉130/0.4、羟乙基淀粉200/0.5等)报道的工艺中，对于分子量的
筛选多是在水解步骤完成，水解方式主要有酸水解和酶解两种方式。但这两种水解方式选
择性较差，其水解产物的分子量分布范围较宽，无法达到窄分布羟乙基淀粉的分子量分布
要求。据文献报道，部分高分子量产品利用不同分子量的不同溶解度的性质，采用了醇沉的
方式进行分子量分级，如申请号为20150224774.7的申请，该方法虽然能得到目标分子量分
布的窄分布羟乙基淀粉，但是收率低，有机溶剂使用量大，回收难度高，难以实现工业化生
产。另外，如申请号为201210099171.5的申请中提到的一种窄分布中分子量羟乙基淀粉的
制备方法中，采用梯度变温控制水解反应，用运动黏度进行水解程度控制，是通过控制水解
过程得到分子量分布较窄的产品，但是实验结果显示其产品的分子量分布为80％的产物的
分子量分布在相应重均分子量的20％～300％，相比常规的羟乙基淀粉产品要求的80％的
产物的分子量分布在相应重均分子量的10％～300％，并没有大幅度的变窄，且梯度变温控
制过程较恒温控制更复杂，以运动黏度作为判断水解反应终点的依据也不够精确。
本发明采用水解与膜分离相结合的方式，首先在酸水解步骤将水解产物分子量控
制到一定范围，并用GPC的测试手段控制反应终点(即，以凝胶渗透色谱GPC检测水解液样
品，淀粉水解液中的水解产物的保留时间在15～17分钟)，相比用运动黏度控制更加精确，
然后采用特定截留分子量的膜分离系统对水解产物进行截留，去除不在分子量分布范围内
的片段，最终得到具备窄分布分子量的羟乙基淀粉。该工艺没有使用有机溶剂，避免了溶剂
回收的工艺步骤，且生产设备常见，利于工业化生产。
综上，本发明中窄分布羟乙基淀粉的制备方法，能够制备得到比市售羟乙基淀粉
分子量分布更窄的窄分布羟乙基淀粉；通过对制备工艺整体流程设计、以及各个反应步骤
的参数、条件等进行改进，使得该制备方法更好地适应了窄分布羟乙基淀粉的生产要求，制
备方法简单，并保证了生产效率；制备的窄分布羟乙基淀粉满足无菌要求，确保其使用过程
的安全性。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明
进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于
限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之
间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
配制浓度为15％(w/v)的玉米淀粉悬浮液，95℃糊化30min(也可以采用满足25～
35分钟的其它糊化时间)，用盐酸调节体系酸度至0.5mol/L(体系的酸度即该淀粉糊化物体
系中净H+的平衡浓度)，温度为60℃，反应时间4小时，得淀粉水解液；淀粉水解液经过截留
分子量为50,000Da的超滤膜分离得到浓缩液；浓缩液在N2保护下与环氧乙烷在氢氧化钠催
化下进行羟乙基取代反应，其中淀粉水解物:氢氧化钠:氯乙醇的反应摩尔比为1:0.8:0.5，
反应时间为10小时，反应温度为35℃；反应液经过活性炭脱色、过滤后进行喷雾干燥，得到
窄分布羟乙基淀粉的粉末产品。依据Ph.Eur.2.2.30and monograph(01/2011:1785)的方法
测定产物的重均分子质量Mw为2.883e+5，最低10％处重均分子量为63756.2，最高10％处重
均分子量为627466.3，依据Ph.Eur.2.2.28and monograph(01/2011:1785)的方法测定产物
的摩尔取代的MS为0.58和C2/C6比为5.6。
上述由淀粉糊化物得到淀粉水解液的淀粉水解过程可以控制终点为，以凝胶渗透
色谱(GPC)检测水解液样品，目标产物(即，淀粉水解液中的水解产物)的保留时间在15～17
分钟。
实施例2
配制浓度为10％(w/v)的玉米淀粉悬浮液，95℃糊化30min，用盐酸调节体系酸度
0.3mol/L，温度为50℃，反应时间4小时，得淀粉水解液；淀粉水解液经过截留分子量为40,
000Da的超滤膜分离得到浓缩液；浓缩液在N2保护下与环氧乙烷在氢氧化钠催化下进行羟
乙基取代反应，其中淀粉水解物:氢氧化钠:氯乙醇的反应摩尔比为1:0.8:0.6，反应时间为
8小时，反应温度为30℃；反应液经过活性炭脱色、过滤后进行喷雾干燥，得到窄分布羟乙基
淀粉的粉末产品。依据Ph.Eur.2.2.30and monograph(01/2011:1785)的方法测定产物的重
均分子质量Mw为2.977e+5，最低10％处重均分子量为68744.7，最高10％处重均分子量为
641156.3，依据Ph.Eur.2.2.28and monograph(01/2011:1785)的方法测定产物的摩尔取代
的MS为0.52和C2/C6比为6.4。
实施例3
配制浓度为30％(w/v)的玉米淀粉悬浮液，95℃糊化30min，用盐酸调节体系酸度
0.7mol/L，温度为65℃，反应时间5小时，得淀粉水解液；淀粉水解液经过截留分子量为60,
000Da的超滤膜分离得到浓缩液；浓缩液在N2保护下与环氧乙烷在氢氧化钠催化下进行羟
乙基取代反应，其中淀粉水解物:氢氧化钠:氯乙醇的反应摩尔比为1:0.8:0.7，反应时间为
12小时，反应温度为35℃；反应液经过活性炭脱色、过滤后进行喷雾干燥，得到窄分布羟乙
基淀粉的粉末产品。依据Ph.Eur.2.2.30and monograph(01/2011:1785)的方法测定产物的
重均分子质量Mw为3.164e+5，最低10％处重均分子量为65019.7，最高10％处重均分子量为
692050.5，依据Ph.Eur.2.2.28and monograph(01/2011:1785)的方法测定产物的摩尔取代
的MS为0.49和C2/C6比为6.9。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以
限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含
在本发明的保护范围之内。