金顯春

(河南農(nóng)業(yè)大學理學院，河南 鄭州 450002)

木聚糖是半纖維素的主要成分，是植物界第二多的生物聚合物[1]，玉米芯則是天然的木聚糖儲庫。我國每年約產(chǎn)玉米芯0.4億t[2]，目前利用率僅10%～15%[3]，大部分被就地燃燒。如何有效利用玉米芯一直是國內(nèi)外學者關注的問題。

木聚糖對人體有諸多有益作用[4～6]：如增殖雙歧桿菌、膳食纖維脫毒、消炎、促進有絲分裂。玉米芯木聚糖分為兩大類，即水溶性木聚糖(ws-X)和水不溶性木聚糖(wis-X)，兩者在結構上的差異主要體現(xiàn)在分支程度和側鏈取代基的不同[7]。wis-X的一個重要特征是在胃及小腸處能保持原形，不被降解，但在盲腸的厭氧菌作用下卻可降解，因此，有望作為盲腸靶向給藥的載體[5，8]。

目前，關于玉米芯木聚糖的研究主要集中在其提取，其特性的表征以及在醫(yī)藥中的應用則鮮見報道，而該類木聚糖的特性對于其在制藥領域作為施藥劑或用于盲腸靶向給藥研究極具價值。為此，作者以玉米芯為原料提取其中的水不溶性木聚糖，研究了其紅外光譜以及多方面的物理特性。

1 實驗

1.1 原料及試劑

玉米芯，河南安陽，粉碎后備用。

次氯酸鈉、NaOH、乙酸、甲醇、異丙醇。

1.2 方法

參考Garcia等[1]的提取方法并略作修改：500 g玉米芯與水按質(zhì)量比1∶20放入燒杯中，攪拌24 h，然后加入1.5%(體積分數(shù))的次氯酸鈉氧化除雜，再加入4%NaOH溶液提取5 h。堿提物用0.2 mol·L-1乙酸中和后加入甲醇進行沉淀，沉淀用甲醇和異丙醇洗滌，過濾后凍干。

1.3 測試表征

1.3.1 FTIR、形態(tài)以及粒徑分布

采用KBr壓片法，用Nanometrics QS-1200型紅外光譜儀進行光譜分析；用SX-40型掃描電子顯微鏡進行形態(tài)分析；用CAMSIZER型多功能粒徑分析儀測定粒徑分布。

1.3.2 流動性分析

堆積密度、振實密度、壓縮指數(shù)、Hausner比率以及安息角的測定參見文獻[9]。

2 結果與討論

2.1 木聚糖的提取

木聚糖的提取受多種因素的影響，經(jīng)正交實驗得出了1.2所述提取條件，木聚糖得率18.9%，低于舒國偉等[10]的提取率。這可能是因為引入了除雜以及醇沉兩步操作。

2.2 紅外光譜分析(圖1)

圖1 玉米芯水不溶性木聚糖的紅外光譜圖

參見文獻[11～14]，所提取的玉米芯水不溶性木聚糖FTIR解析如下：3412 cm-1處的強寬峰為與極性基團通過分子內(nèi)或分子間氫鍵而鍵合的-OH的伸縮振動峰；3412 cm-1和1168 cm-1處的中強伸縮振動為糖苷鍵的特征峰，其中1168 cm-1處的伸縮振動是半纖維素中CC、COC引起的；2920 cm-1處的中強峰為-CH2-和-CH3的伸縮振動峰；1638 cm-1處的中強尖峰為吸附水的HOH伸縮峰；1642 cm-1處的中強峰為結合水的HOH伸縮峰；1462 cm-1處的中強峰為-CH2-的伸縮峰；1380 cm-1處的中強峰為C-O對稱伸縮振動峰、COO-不對稱伸縮振動峰、酚-OH面內(nèi)彎曲振動峰；1050 cm-1處的中強峰為半纖維素的C-O彎曲振動峰；900 cm-1處的強尖峰為半纖維素中典型的β-糖苷鍵異頭區(qū)存在的表現(xiàn)。

2.3 流動性(表1)

表1 玉米芯水不溶性木聚糖粒子流變學特性

壓縮指數(shù)和Hausner比率雖然經(jīng)常用來初步表征粒子的流動性，但僅是一種間接測量。據(jù)Wells[15]報道，如果Hausner比率<1.2，表明粒子流動性好，而如果該值≥1.5，則說明該類粒子流動性差。安息角則是直接表征粒子流動性參數(shù)，一般來說，安息角越大，流動性越差，安息角大于30°說明粒子間存在內(nèi)聚性。所提取玉米芯水不溶性木聚糖的安息角為41.02°，即流動性較差，這可能有兩方面的原因：粒子形狀不規(guī)則；表面粗糙。

2.4 形態(tài)以及粒徑分布

所提取的玉米芯水不溶性木聚糖的電鏡掃描圖見圖2。

圖2 玉米芯水不溶性木聚糖電鏡掃描圖

由圖2可知，木聚糖以聚集和非聚集不規(guī)則形態(tài)存在，表面粗糙。

玉米芯水不溶性木聚糖的激光衍射粒徑分布見圖3。

圖3 玉米芯水不溶性木聚糖的粒徑分布

由圖3可知，所提木聚糖的平均粒徑約為30.5 μm，由積分面積可知90%、50%和10%粒徑分別小于64.8 μm、22.5 μm和7.5 μm，粒徑均勻分布在平均粒徑左右，并呈單峰。

粒徑、形態(tài)是設計諸如生物醫(yī)藥類移植材料、壓片劑等醫(yī)學材料的重要特性。眾所周知，對于固體劑型來說，輔料的粒子特性、藥物的組成，會影響藥物的脆-韌轉變特性、包裝特性以及壓片性能。粒子形態(tài)、特征固然與提取方法密切相關，會影響粒子的堆積密度和濕度，同時，也會影響其復水性和揮發(fā)性。

3 結論

(1)FTIR光譜可有效表征玉米芯水不溶性木聚糖的形態(tài)結構。

(2)所提取的玉米芯水不溶性木聚糖粉末密度低、流動性較差，不適于應用到固體劑型中。但是，有望作為盲腸靶向給藥的輔料。

(3)關于該類木聚糖在醫(yī)學領域的應用有待進一步研究。

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