基于纳米技术制备的功能糖及其在医药领域的应用的制作方法

本发明涉及一种纳米细化技术，还涉及利用该技术制备的功能糖及其在医药中的应用。
背景技术：
：纳米(英语：nanometre)是长度单位，国际单位制符号为nm。原称毫微米，就是10-9米(10亿分之一米)，即10-6毫米(1000000分之一毫米)。如同厘米、分米和米一样，是长度的度量单位。相当于4倍原子大小，比单个细菌的长度还要小。国际通用名称为nanometer，简写nm。现在的科学研究表明，颗粒的粒径会影响药物在体内的分布，粒径＜5μm的微粒可以通过肺，粒径＜300nm的微粒可以进入血液循环，粒径＜100nm的微粒可以进入骨髓，纳米药物更容易通过胃、肠粘膜和鼻腔粘膜，使口服、鼻腔给药、透皮吸收药物的生物利用度得到提高。粒子的纳米化能够呈现出许多优异的性能，具体表现为量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面效应等。目前纳米粒子的制备方法一般分为两大类：物理方法和化学方法。物理方法又称为粉碎法，它是将固体材料由大变小，即将块状物质粉碎制得纳米粉体粒子；化学方法又称构筑法，它是由下限原子、离子、分子通过成核和生长两个阶段合成纳米材料。以化学为基础之纳米粉体制造方法可以得到数纳米之粉体。但制造成本有时相当高，且不易放大，粒径分布亦较不均匀。目前，纳米粉碎设备主要有多维摆动式高能纳米球磨机、多层次分级纳米球磨机、高速纳米粉碎机、高速剪切超细粉碎机、气流粉碎机、超声波纳米粉碎机等。魔芋加工后精粉的主要成分为魔芋多糖，又称魔芋葡甘聚糖(kgm)，魔芋多糖是已知植物胶中黏度最大的天然高分子多糖，由葡萄糖和甘露糖聚合形成杂多糖。平均分子量为20万-200万，外形呈白色或奶油至淡棕黄色粉末，是由分子比为1：1.6的葡萄糖和甘露糖残基通过β-(1，4)-糖苷键聚合而成，在某些糖残基c-3上存在β(1，3)糖苷键组成的支链，主链上每32-80个糖残基有1个支链，每条支链有几个至几十个糖残基，主链上大约每19个糖残基上有一个以酯键结合的乙酰基。魔芋葡甘露聚糖具有多种优良的特性，如凝胶性、可食用性、成膜性等，故在食品、医药、化工等各个生产领域有着广泛的用途。但kgm具有溶解度低、流动性差等特性，其应用受到一定的限制，为进一步提高kgm的性能，扩大其应用范围，通常通过物理法、化学法和生物法等手段对其进行降解。目前的纳米粉碎技术多种多样，但是粉碎之后的纳米级颗粒无法精确控制其分子量，需要粉碎之后，再进行测量筛选，从而获得需要的产品。这就损耗了大量的工作。目前人类因为不健康的饮食习惯和生活习惯，导致大部分人血糖越来越高，需要进行药物治疗，而药物治疗基本都是具有不良反应的，并且药物价格也比较贵。近年来国内外对于功能性多糖的研究非常活跃，许多发达国家已将多种多糖类产品定为特定保健食品，用以防治肥胖、高血糖、高血脂、动脉硬化及冠心病等病症。有文献报道，膳食纤维对人体健康有重要意义，它具有改善末梢神经对胰岛素的敏感性，调节糖尿病患者的血糖水平，增加巨噬细胞的数量与吞噬作用，提高人体抗病能力等生理功能.因此，国际糖尿病组织(1993年)极力推荐糖尿病的膳食纤维饮食疗法。魔芋甘露次聚糖是一种优良的水溶性膳食纤维，魔芋甘露次聚糖不仅适用于健康人群，亦适用于糖尿病人长期服用，可作为防治糖尿病的保健食品和药品加以开发利用。魔芋甘露次聚糖由于分子中存在乙酰基和大量的羟基，能进行一系列的化学改性，制成各种衍生物，从而极大地丰富了甘露次聚糖的研发和应用。通过化学改性提高了甘露次聚糖原有特性，使其具有更佳的作用效果，更重要的是可以制得新的衍生物，开发出更具魅力的新产品。技术实现要素：本发明针对现有技术中的不足，提供了一种生产纳米功能糖的方法，能够通过控制细化之后产品的粒径，从而精确控制粉碎细化之后产品的分子量，获得分子量分布集中的纳米功能糖，该技术方法更便捷、环保，成本降低，更具商业竞争力；并且利用该装置和方法生产指定分子量范围内的纳米功能糖颗粒，将其按规定的剂量服用之后，降血糖效果明显。为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种生产纳米功能糖的方法，包括步骤一，将魔芋多糖物料在粉碎筒内粉碎加工60-180分钟，搅拌棒的转动速度为2000-6000转/分，将超声波的频率控制在30k-90khz；步骤二，启动出料传送带，将搅拌叶旋转带上来的物料输送至集料斗内；步骤三，启动泵将集料斗内的物料通过第一出料管输送至气流粉碎机，以及通过第二出料管输送至第一高压泵；步骤四，启动第一高压泵，将物料通过第一喷气管喷入气流粉碎机内和从第一出料管输出的物料相碰撞，然后停止第一高压泵；步骤五，启动第二高压泵，将物料通过第二喷气管喷入气流粉碎机内和内部的物料相碰撞，然后停止第二高压泵；步骤六，启动第三高压泵，将物料通过第三喷气管喷入气流粉碎机内和内部的物料相碰撞，然后停止第三高压泵；步骤七，重复步骤三至六，重复时间30-120分钟；步骤八，物料中转部将从出料管收集的物料运输至成品仓，成品仓内的物料是纳米功能糖。一种利用上述的方法生产的纳米功能糖，所述纳米功能糖的粒径为20-40nm，分子量分布范围为10,000-20,000da(道尔顿)。这个粒径和分子量范围内的甘露聚糖称之为甘露次聚糖或纳米甘露次聚糖。一种使用上述的纳米功能糖用于降血糖的方法，将所述分子量分布为10,000-20,000da的纳米功能糖应用到降血糖产品中，在食用后可以明显降低降血糖，在0.5g/kg至2.0g/kg的剂量范围内，降血糖效果随剂量而提升。一种使用上述的纳米功能糖在制备肝素钠、类肝素的应用，将所述分子量分布为10,000-20,000da的纳米功能糖进行硫酸酯化修饰，得到水溶性良好的硫酸酯化衍生物，所述的硫酸酯化衍生物具有抗凝血，抗血栓功效。由于kgm具有与肝素相近似的骨架结构，分子结构中c2、c3、c6位上的-oh，均具有较强的反应活性，将分子量分布为10,000-20,000da的纳米功能糖依次进行羟丙基化和硫酸酯化修饰，得到水溶性良好的kgm醛酸丙酯硫酸钠盐(肝素钠)，具有与肝素类似的抗凝血，抗血栓功效，是制备肝素钠、类肝素的重要原料。本发明利用纳米粉碎装置将魔芋多糖粉碎至纳米级的颗粒，控制这些颗粒的粒径，从而获得分子量分布在10,000-20,000da内的纳米功能糖，然后按规定剂量服用之后，具有显著的降血糖效果；此外将其衍生化处理后，具有抗凝血，抗血栓功效，是制备肝素钠、类肝素的重要原料。附图说明图1是本发明所使用的纳米粉碎装置的粉碎筒结构示意图。图2是本发明所使用的纳米粉碎装置的气流粉碎机结构示意图。图3是本发明所使用的纳米粉碎装置的气流粉碎机气流示意图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：如图1至图3所示，一种生产纳米功能糖的方法，包括步骤一，将魔芋多糖物料在粉碎筒1内粉碎加工60-180分钟，搅拌棒13的转动速度为2000-6000转/分，将超声波的频率控制在30k-90khz；步骤二，启动出料传送带15，将搅拌叶131旋转带上来的物料输送至集料斗31内；步骤三，启动泵3将集料斗31内的物料通过第一出料管321输送至气流粉碎机4，以及通过第二出料管322输送至第一高压泵；步骤四，启动第一高压泵，将物料通过第一喷气管5喷入气流粉碎机4内和从第一出料管321输出的物料相碰撞，然后停止第一高压泵；步骤五，启动第二高压泵，将物料通过第二喷气管6喷入气流粉碎机4内和内部的物料相碰撞，然后停止第二高压泵；步骤六，启动第三高压泵，将物料通过第三喷气管42喷入气流粉碎机4内和内部的物料相碰撞，然后停止第三高压泵；步骤七，重复步骤三至六，重复时间30-120分钟；步骤八，物料中转部将从出料管41收集的物料运输至成品仓，成品仓内的物料是纳米功能糖。本发明进行纳米研磨的时候，使用了一种纳米制备装置，它包括粉碎筒1，粉碎筒1内设置有搅拌棒13，搅拌棒13上设置有上下螺旋的搅拌叶131，粉碎筒1底部设置有电机11，电机11的输出轴12和搅拌棒13相连，粉碎筒1底部设置有进料管14，粉碎筒1顶部设置有出料传送带15，出料传送带15靠近搅拌叶131的最上端，粉碎筒1外壁上环形设置有三圈超声波部，每圈超声波部设置有7个超声波发生器23，粉碎筒1外设置有冷却筒2，冷却筒2底部设置有进水管21而上方侧壁上连接有出水管22，出料传送带15的另一端设置于集料斗31上方，集料斗31下方连接有泵3，泵3设置有出料部32，出料部32设置有第一出料管321和第二出料管322，第一出料管321连接有气流粉碎机4，气流粉碎机4侧壁设置有第一喷气管5和第二喷气管6，气流粉碎机4顶部设置有第三喷气管42，第一喷气管5、第二喷气管6和第三喷气管42的中轴线相交于一点，第二出料管322连接有第一高压泵和第二高压泵，第一高压泵的输出端连接第一喷气管5，第二高压泵的输出端连接第二喷气管6，第三喷气管42连接有第三高压泵，气流粉碎机4底部设置有出料管41，出料管41连接有物料中转部，物料中转部连接第一高压泵、第二高压泵和第三高压泵，物料中转部还连接有成品仓，气流粉碎机4内设置于挡流部45，挡流部45上设置有引流斜面44，引流斜面44和气流粉碎机4顶部之间设置有弧形的引流弧面43，引流弧面43端部和第三喷气管42相连，粉碎筒1内设置有研磨球。一种利用上述的方法生产的纳米功能糖，所述纳米功能糖的粒径为20-40nm，分子量分布范围为10,000-20,000da。这个粒径和分子量范围内的甘露聚糖称之为甘露次聚糖或纳米甘露次聚糖。一种使用上述的纳米功能糖用于降血糖的方法，将所述分子量分布为10,000-20,000da的纳米功能糖应用到降血糖产品中，在食用后可以明显降低降血糖，在0.5g/kg至2.0g/kg的剂量范围内，降血糖效果随剂量而提升。一种使用上述的纳米功能糖在制备肝素钠、类肝素的应用，将所述分子量分布为10,000-20,000da的纳米功能糖进行硫酸酯化修饰，得到水溶性良好的硫酸酯化衍生物，所述的硫酸酯化衍生物具有抗凝血，抗血栓功效。由于kgm具有与肝素相近似的骨架结构，分子结构中c2、c3、c6位上的-oh，均具有较强的反应活性，将分子量分布为10,000-20,000da的纳米功能糖依次进行羟丙基化和硫酸酯化修饰，得到水溶性良好的kgm醛酸丙酯硫酸钠盐(肝素钠)，具有与肝素类似的抗凝血，抗血栓功效。现有技术下，检测多糖的分子量是一个十分复杂繁琐的过程，尤其是对通过化学或生物方式获得的纳米功能糖进行检测分子量，更是一个十分艰难的操作。本方案中提供的装置，生产的纳米功能糖产品的粒径整体分布近似于正态分布。进过多次的检测对比发现，本装置通过上述方法生产的纳米功能糖的粒径处于20-40nm范围内，同时，相对应的分子量分布于10,000-20,000da之间。本装置生产的纳米功能糖，其粒径和分子量呈现一种对应关系。这就大大简化了检测过程，只要检测颗粒的粒径即可，从而节省了大量的工作时间。也即，通过本装置生产的纳米功能糖，只要将粒径控制在20-40nm的范围内，就能够保证分子量分布于10,000-20,000da之间。本发明通过调节魔芋多糖物料在粉碎筒1内粉碎加工时间为60-180分钟，再将搅拌棒13的转动速度设定为2000-6000转/分，经过初步粉碎之后，再将其输送至气流粉碎机4内进行为时30-120分钟的精细粉碎，就能够获得粒径在20-40nm之内的魔芋多糖颗粒，其分子量恰好分布于10,000-20,000da之间。机械力迫使kgm的宏观体系受到均匀有序切割，使原来的高分子链以及氢键断裂得到分子量较低的功能糖。本发明的实验实施案例1：实验方法：选取昆明种成年小鼠100只(雌雄各半)，平均体重为(25±2.5)g，按雌雄各半原则随机选择10只作为正常对照组，其余40只采用高脂饲料饲养2-3个月后，以小剂量链脲佐菌素诱发糖尿病，空腹血糖值大于15mmol/l者纳入实验，然后随机将小鼠分为2型糖尿病模型组，二甲双胍给药组，甘露次聚糖低剂量组(0.5g/kg)、甘露次聚糖高剂量组(2.0g/kg)、正常对照组及2型糖尿病模型组给予等量蒸馏水。实验期为4周，每隔一周各组小鼠空腹眼眶取血，测其血糖含量。具体的试验结果如下表所示。表1甘露次聚糖对2型糖尿病小鼠血糖的影响mmol/l△p<0.001，和空白组相比，*p<0.05，和模型组相比由表1可知，给药前模型和各给药组小鼠血糖明显高于空白组(p<0.001)；二甲双胍给药组血糖下降明显，给药第1周下降就具有显著性差异(p<0.05),以后3周继续下降；甘露次聚糖高剂量给药组随着给药时间的延长，时效关系显著，给药4周内下降均有显著性差异，甘露次聚糖低剂量给药组前3周内血糖变化不显著，第4周血糖下降具有显著性差异(p<0.05)。二甲双胍是用于临床的降血糖药物，具有明显的降血糖作用，通过对比，表明甘露次聚糖具有降血糖作用，并且降血糖作用具有明显的时效和量效关系。本发明的实验实施案例2：选取昆明种成年小鼠48只(雌雄各半)，平均体重为(25±2.5)g，按雌雄各半原则随机，随机分为4组，每组12只。按照25ml/kg容量灌胃，分别给予生理盐水，法华令10mg/kg，甘露次聚糖衍生物低剂量10mg/kg，甘露次聚糖衍生物高剂量1000g/kg，连续灌胃30d。第30天给药后1h，从小鼠眼内眦球后静脉丛采血，按照毛细管法测定各组小鼠的凝血时间：取血至血柱高达5cm，每隔30s折断毛细管一段，检查有无凝血丝，从取血开始至出现血凝丝的所历时间为凝血时间。表2甘露次聚糖衍生物对小鼠凝血时间的影响组别剂量(mg/kg)动物数凝血时间(s)生理盐水012222.1±72.3法华令1012295.6±80.3*产品低剂量组1012258.7±66.1产品高剂量组100012310.5±53.7*与生理盐水组相比，*p<0.05由表2可知，与生理盐水组相比，甘露次聚糖衍生物低剂量和高剂量的凝血时间有所延长，且随着剂量的增加而增大；产品高剂量组小鼠的凝血时间与对照组相比差异性显著，p＜0.05；法华令是用于临床的抗凝血药物，具有防治血栓栓塞性疾病，通过对比，表明甘露次聚糖衍生物具有抗凝血的功能。并且抗凝作用具有明显的时效和量效关系。本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。当前第1页12