专利名称：一种水溶性黄酮-壳聚糖衍生物的生产方法
技术领域：
本发明属于制备日化用功能添加剂技术领域，具体涉及一种黄酮类抗紫外线活性物的制备方法。
背景技术：
紫外线可分为短波段(190 ^Onm)、中波段Q80 320nm)和长波段(320 400nm)，对皮肤造成伤害的主要是中波和长波段紫外线。紫外线长时间直射皮肤，引起急性红斑效应，导致皮肤潮红、黑色素大量积累，严重者还会伴有恶心、水肿、脱皮、发烧等。此外，过度暴露在紫外线下的皮肤还可能导致皮肤癌。因而，研发减轻紫外线伤害的皮肤用功能性日化原料，具有重要的应用价值和广阔的市场前景。许多物质有抵抗紫外线的能力，它们吸收高能量的紫外线，通过分子能级跳跃使之向低能量转化，变成低能量的热能或波长较短的电磁波。黄酮化合物是从植物中提取的生物分子，种类达到2000种以上，具有2-苯基色原酮的基本结构，基态的黄酮分子吸收紫外线，变成激发态，然后，通过分子内的连续共轭双键体系使吸收的能量逐渐释放，重新变成基态分子，从而淬灭了紫外线的危害。因而，许多含黄酮化合物被用于防晒日化用品中。 由于黄酮化合物的水溶性不高，在水性化妆品中易沉淀，只能用于乳液状化妆品，但是，乳液状化妆品不透明，又阻挡了黄酮化合物吸收紫外线；此外，黄酮化合物对皮肤的亲和力低，既不利于接近皮肤表面，也容易流失。所以，开发水溶性好、与皮肤亲和的黄酮化合物衍生物可有效提高其抗紫外线效果。现有黄酮类抗紫外线活性物的制备方法，如申请号为200910117427. 9的“镰形棘豆总黄酮在制备防晒用品中的应用”专利，公开的镰形棘豆总黄酮的制备工艺是以镰形棘豆为原料，经干燥、粉碎、蒸馏水煎煮提取、大孔树脂吸附、洗脱干燥而得产品。该工艺的主要缺点是产品纯度低，含有氨基酸、糖类等杂质；原料利用率低，制得的产品水溶性差，加入到化妆品中易出现沉淀；制得的产品保湿性和杀菌能力较差，易褐变及受微生物污染；蒸馏水提取在煎煮条件下进行，反应温度较高，生产耗能高，不利于节约能源；生产过程产生废液，废渣，既不利于保护环境又增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有黄酮类抗紫外线活性物制备方法的不足，提供一种水溶性黄酮-壳聚糖衍生物的生产方法，该法具有耗能低、无"三废"排放，无副产物、产品纯度高、生产成本低，易于推广等特点。本发明的原理是壳聚糖具有抗菌、抗癌、保湿等性质。分子量小于5000Da的壳聚糖可溶于水，由于壳聚糖游离氨基带正电荷，可与皮肤胶原蛋白的负电荷羧基形成静电相互作用，有效附着于皮肤表面；该氨基也可与微生物的负电荷基团作用，抑制其生长或杀菌；壳聚糖的游离羟基可通过与水分子形成氢键而束缚水分子，发挥保湿作用；所以小分子壳聚糖及其衍生物广泛应用于日化用品中。
壳聚糖和黄酮化合物均有游离羟基，在碱性条件下可与环氧基团发生醚化反应， 生成以糖苷键连接的水溶性黄酮-壳聚糖衍生物。本发明目的是这样实现的一种水溶性黄酮-壳聚糖衍生物的生产方法，以壳聚糖和黄酮化合物为原料，经制备小分子壳聚糖溶液、合成水溶性黄酮-壳聚糖衍生物、浓缩等工艺，就制得水溶性黄酮-壳聚糖衍生物产品。其具体方法步骤如下(1)制备小分子壳聚糖溶液以市售的平均分子量为45000Da 55000Da的壳聚糖为原料，按照壳聚糖原料的质量(g)质量浓度为0. 2% 0. 5%盐酸溶液的体积(mL)比为1 60 120的比例，在搅拌下将壳聚糖原料加入盐酸溶液中，搅拌混合均勻后，再用稀氢氧化钠溶液调节其PH为 5. 5 6. 0，接着再加入壳聚糖酶，在50 60°C的温度下，反应1 池。加入的壳聚糖酶 壳聚糖原料的质量比为1 50 100。反应完成后升温至80 100°C，并保持10 20 分钟后泵入离心机进行离心分离，离心机转速为6000转/分 10000转/分，离心时间为 10 20分钟，分别收集离心清液和沉淀。对于沉淀，因含有失活的壳聚糖酶，用蛋白酶水解后用于制备日化用水解蛋白；对于离心清液，用截留分子量为2000Da 4000Da的钠滤器， 在0. 8 1. SMpa压力下进行纳滤分离，分别收集纳滤滤过液和截留液。对于纳滤截留液， 浓缩后用作保湿剂和抗菌剂；对于纳滤滤过液，即为制备出的小分子壳聚糖溶液，用于合成水溶性黄酮-壳聚糖衍生物。 (2)制备黄酮-壳聚糖衍生物溶液第(1)步完成后，以黄酮化合物(如橙皮苷或银杏黄酮或荞麦黄酮等)原料为，按照黄酮化合物的质量(g)水的体积(mL)比为1 30 60的比例，将黄酮化合物加入水中，先搅拌混合均勻后，再用稀氢氧化钠溶液调节其的PH为9 11，并搅拌处理30 50分钟，就制备出黄酮化合物溶液。然后按照黄酮化合物溶液乙二醇二缩水甘油醚第(1) 步制备出的小分子壳聚糖溶液的质量比为1 1 3 3 6的比例，将黄酮化合物溶液加入到第(1)步制备出的小分子壳聚糖溶液中，搅拌均勻后用稀氢氧化钠调节PH为10 11. 5，并升温至80 95°C时，再加入乙二醇二缩水甘油醚，搅拌均勻后反应1 池，最后用稀盐酸调节pH为4 6，就制备出黄酮-壳聚糖衍生物溶液。(3)制备黄酮-壳聚糖衍生物浓缩液第( 步完成后，将第( 步制备出的黄酮-壳聚糖衍生物溶液，通过截留分子量为IOOOODa 30000Da的超滤膜，在压力为0. 08 0. 2Mpa下进行超滤，直至超滤截留液体积的为原体积的10% 30%时止。分别收集超滤滤过液和截留液。对于超滤截留液，按照超滤截留液丙三醇百霉杀防腐剂的体积比为1 0.10 0.20 0.01 0.05的比例， 在超滤截留液中，加入丙三醇和白霉杀防腐剂，搅拌混合均勻，就制备出可溶性固形物浓度为35 40%的黄酮-壳聚糖衍生物浓缩液；对于超滤滤过液，即为黄酮化合物溶液，与下一批含小分子壳聚糖及乙二醇二缩水甘油醚混合溶液混合，浓缩后再次用于制备黄酮-壳聚糖衍生物溶液。本发明采用上述技术方案后，主要有以下效果(1)本发明以黄酮化合物和壳聚糖为原料，通过乙二醇二缩水甘油醚制备一种水溶性黄酮-壳聚糖衍生物，制得的产品易溶解于水中，保湿效果好。(2)生产工艺采用酶水解制备小分子壳聚糖的工艺，水解条件温和，水解物分子量均勻；采用乙二醇二缩水甘油醚交联黄酮化合物和小分子壳聚糖，反应条件温和，交联效果好，节约能源。(3)资源利用充分。在本发明生产过程中的物料均采用循环处理，无"三废"排放，充分利用物质资源，降低了成本，而且有利于环境保护，是一种低生产成本的绿色生产技术。(4)本发明方法简单，操作简便，所用的生产设备简单，生产成本低，便于推广应用。采用本发明方法制备出的产品，可广泛应用于护肤化妆品及治疗皮肤病的药物等领域中。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
，进一步说明本发明。实施例1一种水溶性黄酮-壳聚糖衍生物的生产方法，其具体步骤如下。(1)制备小分子壳聚糖溶液以市售的平均分子量为45000Da的壳聚糖为原料，按照壳聚糖的原料质量(g) 质量浓度为0.2%盐酸溶液的体积(mL)比为1 60的比例，在搅拌下将壳聚糖原料加入盐酸溶液中，搅拌混合均勻后，再用稀氢氧化钠溶液调节其PH为5. 5，接着再加入壳聚糖酶， 在50°C的温度下，反应lh。加入的壳聚糖酶壳聚糖原料的质量为1 50。反应完成后升温至80°C，并保持10分钟后泵入离心机进行离心分离，离心机转速为6000转/分，离心时间为10分钟，分别收集离心清液和沉淀。对于沉淀，因含有失活的壳聚糖酶，用蛋白酶水解后用于制备日化用水解蛋白；对于离心清液，用截留分子量为2000Da的钠滤器，在0. SMpa 压力下进行纳滤分离，分别收集纳滤截留液和滤过液。对于纳滤截留液，浓缩后用作保湿剂和抗菌剂；对于纳滤滤过液，即为制备出的小分子壳聚糖溶液，用于合成水溶性黄酮-壳聚糖衍生物。(2)制备黄酮-壳聚糖衍生物溶液第(1)步完成后，以黄酮化合物(即橙皮苷)为原料，按照橙皮苷黄酮化合物的质量(g)水的体积(mL)比为1 30的比例，将橙皮苷黄酮化合物原料加入水中，先经搅拌混合均勻后，再用稀氢氧化钠溶液调节其PH为9，并搅拌处理30分钟，就制备出黄酮化合物溶液。然后按照橙皮苷黄酮化合物溶液乙二醇二缩水甘油醚第(1)步制备出的小分子壳聚糖溶液的质量比为1 1 3的比例，将橙皮苷黄酮化合物溶液加入到第(1)步制备出的小分子壳聚糖溶液中，搅拌均勻后用稀氢氧化钠调节PH为10，并升温至80°C时，再加入乙二醇二缩水甘油醚，搅拌均勻后反应lh，最后用稀盐酸调节pH为4，就制备出橙皮苷黄酮-壳聚糖衍生物溶液。(3)制备黄酮-壳聚糖衍生物浓缩液第( 步完成后，将第( 步制备出的黄酮-壳聚糖衍生物溶液，其通过截留分子量为IOOOODa的超滤膜，在压力为0. OSMpa下进行超滤，直至超滤截留液体积的为原体积的 10%时止。分别收集超滤滤过液和截留液。对于超滤截留液，按照超滤截留液丙三醇 百霉杀防腐剂的体积比为1 0. 10 0.01的比例，在超滤截留液中，加入丙三醇和白霉杀防腐剂，搅拌混合均勻，就制备出可溶性固形物浓度为35%的黄酮-壳聚糖衍生物浓缩液； 对于超滤滤过液，为黄酮化合物溶液，与下一批含小分子壳聚糖及乙二醇二缩水甘油醚混合溶液混合，浓缩后用于再次用于制备黄酮-壳聚糖衍生物溶液。实施例2一种水溶性黄酮-壳聚糖衍生物的生产方法，同实施例1，其中第(1)步中，壳聚糖原料的平均分子量为50000Da，盐酸浓度为0.3%，壳聚糖原料的质量(g)盐酸溶液体积(HiL)比为1 100，pH为5. 8，反应温度55°C，反应时间1. 5h， 壳聚糖酶与壳聚糖质量比1 80，升温至90°C，保持时间15分钟。离心机转速为8000转 /分，离心时间为15分钟，钠滤器截留分子量为3000Da，压力为1. 2Mpa。第( 步中，黄酮化合物(即银杏黄酮)为原料，银杏黄酮化合物的质量(g)水的体积(HiL)比为1 50，PH为10，搅拌处理时间40分钟，银杏黄酮化合物溶液乙二醇二缩水甘油醚小分子壳聚糖溶液的质量比为1 2 5，pH为11，升温至90°C，反应时间 2h，调解pH为5。第(3)步中，超滤压力为0. 14Mpa，超滤膜的截留分子量为20000Da，超滤至超滤截留液体积为原体积的20%为止，超滤截留液丙三醇百霉杀防腐剂的体积比为 1 0. 15 0.03，黄酮-壳聚糖衍生物浓缩液中的可溶性固形物浓度为38%。实施例3一种水溶性黄酮-壳聚糖衍生物的生产方法，同实施例1，其中第(1)步中，壳聚糖原料的平均分子量为55000Da，盐酸浓度为0.5%，壳聚糖原料的质量(g)盐酸溶液体积(HiL)比为1 120，？!1为6.0，反应温度601，反应时间211，壳聚糖酶壳聚糖质量比1 100，升温至100°C，保持时间20分钟，离心机转速为10000转 /分，离心时间为20分钟，钠滤器截留分子量为4000Da。压力为1. SMpa0第(2)步中，黄酮化合物(即荞麦黄酮)为原料，荞麦黄酮化合物的质量(g)水的体积(HiL)比为1 60，PH为11，搅拌处理时间50分钟，荞麦黄酮化合物溶液乙二醇二缩水甘油醚第(1)步制备出的小分子壳聚糖溶液的质量比为1:3:6，pH为11.5， 升温至95°C，反应时间池，调解pH为6。第(3)步中，超滤压力为0.2Mpa，超滤膜的截留分子量为30000Da，超滤至超滤截留液体积为原体积的30%为止，超滤截留液丙三醇百霉杀防腐剂的体积比为 1 0.20 0.05，黄酮-壳聚糖衍生物中的可溶性固形物浓度为40%。
权利要求
1.一种水溶性黄酮-壳聚糖衍生物的生产方法，其特征在于具体方法步骤如下(1)制备小分子壳聚糖溶液以市售的平均分子量为45000Da 55000Da的壳聚糖为原料，按照壳聚糖原料的质量质量浓度为0. 2% 0. 5%盐酸溶液的体积比为Ig 60 120mL的比例，在搅拌下将壳聚糖原料加入盐酸溶液中，搅拌混合均勻后，再用稀氢氧化钠溶液调节其PH为5. 5 6. 0，接着再加入壳聚糖酶，在50 60°C的温度下，反应1 2h，加入的壳聚糖酶壳聚糖原料的质量比为1 50 100，反应完成后升温至80 100°C，并保持10 20分钟后泵入离心机进行离心分离，离心机转速为6000转/分 10000转/分，离心时间为10 20 分钟，分别收集离心清液和沉淀，对于离心清液，用截留分子量为2000Da 4000Da的钠滤器，在0. 8 1. SMpa压力下进行纳滤分离，分别收集纳滤截留液和滤过液，即为制备出的小分子壳聚糖溶液；(2)制备黄酮-壳聚糖衍生物溶液第(1)步完成后，以黄酮化合物即橙皮苷或银杏黄酮或荞麦黄酮为原料，按照黄酮化合物的质量水的体积比为Ig 30 60mL的比例，将黄酮化合物加入水中，先搅拌混合均勻后，再用稀氢氧化钠溶液调节其PH为9 11，并搅拌处理30 50分钟，然后按照黄酮化合物溶液乙二醇二缩水甘油醚第(1)步制备出的小分子壳聚糖溶液的质量比为 1 1 3 3 6的比例，将黄酮化合物溶液加入到第(1)步制备出的小分子壳聚糖溶液中，搅拌均勻后用稀氢氧化钠调节pH为10 11. 5，并升温至80 95°C时，再加入乙二醇二缩水甘油醚，搅拌均勻后反应1 池，最后用稀盐酸调节pH为4 6 ；(3)制备黄酮-壳聚糖衍生物浓缩液第( 步完成后，将第( 步制备出的黄酮-壳聚糖衍生物溶液，通过截留分子量为 IOOOODa 30000Da的超滤膜，在压力为0. 08 0. 2Mpa下进行超滤，直至超滤截留液的体积为原体积的10% 30%时止，分别收集超滤滤过液和截留液，对于超滤截留液，按照超滤截留液丙三醇百霉杀防腐剂的体积比为1 0. 10 0. 20 0. 01 0. 05的比例， 在超滤截留液中，加入丙三醇和白霉杀防腐剂，搅拌混合均勻，就制备出可溶性固形物浓度为35 40%的黄酮-壳聚糖衍生物浓缩液。
2.按照权利要求1所述的一种水溶性黄酮-壳聚糖衍生物的生产方法，其特征在于第(1)步中，壳聚糖原料的平均分子量为45000Da，盐酸浓度为0.2%，壳聚糖原料的质量盐酸溶液体积比为Ig 60mL, pH为5. 5，反应温度50°C，反应时间lh，壳聚糖酶壳聚糖质量比1 50，升温至80°C，保持时间10分钟，离心机转速为6000转/分，离心时间为10分钟，钠滤器截留分子量为2000Da，压力为0. SMpa ；第( 步中，黄酮化合物的原料为橙皮苷，橙皮苷黄酮化合物的质量水的体积比为 Ig 30mL, pH为9，搅拌处理时间30分钟，银杏黄酮化合物溶液乙二醇二缩水甘油醚 第(1)步制备出的小分子壳聚糖溶液的质量比为1 1 3，pH为10，升温至80°C，反应时间让，调解？!1为4;第⑶步中，超滤膜的截留分子量为lOOOODa，超滤压力为O.OSMpa，超滤至超滤截留液体积为原体积的10%为止，超滤截留液丙三醇百霉杀防腐剂的体积比为 1 0. 10 0.01，黄酮-壳聚糖衍生物浓缩液中的可溶性固形物浓度为35%。
3.按照权利要求1所述的一种水溶性黄酮-壳聚糖衍生物的生产方法，其特征在于第(1)步中，壳聚糖原料的平均分子量为50000Da，盐酸浓度为0.3%，壳聚糖原料的质量盐酸溶液体积比为Ig 100mL，pH为5.8，反应温度551，反应时间1.5h，壳聚糖酶与壳聚糖质量比1 80，升温至90°C，保持时间15分钟，离心机转速为8000转/分，离心时间为15分钟，钠滤器截留分子量为3000Da，压力为1. 2Mpa ；第( 步中，黄酮化合物的原料为银杏黄酮，银杏黄酮化合物的质量水的体积比为 Ig 50mL，pH为10，搅拌处理时间40分钟，银杏黄酮化合物溶液乙二醇二缩水甘油醚 第⑴步制备出的小分子壳聚糖溶液的质量比为1 2 5，pH为11，升温至90°C，反应时间2h，调解pH为5 ；第⑶步中，超滤压力为0. 14Mpa，超滤膜的截留分子量为20000Da，超滤至超滤截留液体积为原体积的20%为止，超滤截留液丙三醇百霉杀防腐剂的体积比为 1 0. 15 0.03，黄酮-壳聚糖衍生物浓缩液中的可溶性固形物浓度为38%。
4.按照权利要求1所述的一种水溶性黄酮-壳聚糖衍生物的生产方法，其特征在于 第(1)步中，壳聚糖原料的平均分子量为^OOODa，盐酸浓度为0.5%，壳聚糖原料的质量盐酸溶液体积比为Ig 120mL,pH为6. 0，反应温度60°C，反应时间池，壳聚糖酶壳聚糖质量比1 100，升温至100°C，保持时间20分钟，离心机转速为10000转/分，离心时间为20分钟，钠滤器截留分子量为4000Da，压力为1. SMpa ；第( 步中，黄酮化合物的原料为荞麦黄酮，荞麦黄酮化合物的质量水的体积比为 Ig 60mL，pH为11，搅拌处理时间50分钟，荞麦黄酮化合物溶液乙二醇二缩水甘油醚 第(1)步制备出的小分子壳聚糖溶液的质量比为1 3 6，pH为11.5，升温至951，反应时间3h，调解pH为6 ；第⑶步中，超滤压力为0.2Mpa，超滤膜的截留分子量为30000Da，超滤至超滤截留液体积为原体积的30%为止，超滤截留液丙三醇百霉杀防腐剂的体积比为 1 0. 20 0.05，黄酮-壳聚糖衍生物浓缩液中的可溶性固形物浓度为40%。
全文摘要
一种水溶性黄酮-壳聚糖衍生物的生产方法，涉及黄酮类抗紫外线活性物的制备方法。本发明以壳聚糖和黄酮化合物为原料，经制备小分子壳聚糖溶液、合成水溶性黄酮-壳聚糖衍生物、浓缩等工艺，制得产品。本发明具有方法简单，操作简便；设备简单，反应条件温和，节约能源；在生产过程中充分利用物质资源，无“三废”排放，有利于环保；生产成本低，便于推广应用；生产出的产品易溶解于水，保湿效果好等特点。采用本发明制备出的产品可广泛应用于护肤化妆品及治疗皮肤病的药物中。
文档编号A61K8/73GK102174123SQ20111004550
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者冯涛, 周兴, 周小华, 康宏宽, 徐溢, 李晓辉, 赵红波 申请人:重庆大学