專利名稱：一種抑制γ-聚谷氨酸和γ-聚氨基酸基保水劑降解的方法
專利說明y -PGA基保水劑是、-PGA與聚醇縮水甘油醚類物質在催化劑催化下生成的具有網狀結構的高分子化合物。Y-PGA及Y-PGA基保水劑具有良好的生物相容性，是一類優良的環境友好型高分子材料，它可以廣泛應用于化妝品、食品、醫藥、農業、沙漠治理等產業中，具有很大的商業價值和社會價值。CN102002234A公開了一種Y -PGA基保水劑的制備方法，該方法包括讓由枯草芽孢桿菌發酵生產得到的Y-聚谷氨酸發酵液、由所述發酵液得到的粗制Y-聚谷氨酸或精制Y-聚谷氨酸水溶液在無機酸或有機酸催化劑存在下與聚丙二醇雙縮水甘油醚交聯劑進行反應得到所述的保水劑。本發明的保水劑的吸水倍數是在蒸餾水中為400-1500倍，在生理鹽水中為60-150倍。盡管Y-PGA及Y-PGA基保水劑具有優良的特性，使用領域非常廣泛，但是γ-PGA 及Y-PGA基保水劑對物理、化學和生物條件都比較敏感，這些因素不僅影響Y-PGA及 Y-PGA基保水劑的降解速率，同時還影響其降解程度。佟盟等人在“ Y-聚谷氨酸降解影響因素及其生物降解性能的研究”《南京工業大學學報》(自然科學版)，2006(1)，第50-53 頁中研究了一些影響Y-PGA降解的因素。研究結果表明，溫度和ρΗ為影響其降解的主要物理化學因素，微生物是Y-PGA及及Y-PGA基保水劑降解的主要生物因素；在自然界環境中，微生物為Y-PGA降解的最主要因素。Y-PGA及Y-PGA基保水劑具有生物降解性為其突出的優勢，但是在一些領域內Y-PGA或及Y-PGA基保水劑的快速降解影響了其功能的長效發揮，因此，需要對其降解速率進行控制，使其更適于在相應領域內的功能發揮。直到目前，尚未見到國內外有關抑制Y-PGA及Y-PGA基保水劑降解的報道。

發明內容
一種抑制Y-聚谷氨酸和Y-聚氨基酸基保水劑降解的方
法
技術領域：
本發明屬于生物高分子材料技術領域。更具體地，本發明涉及一種抑制Y-聚谷氨酸或Y-聚谷氨酸基保水劑降解的方法。
背景技術：
生物合成的Y-聚谷氨酸(Y-polyglutamic acid, y -PGA)是以α-氨基和 Y -羧基經酰胺鍵縮合而成的一種高分子化合物，它的分子量是50000-2000000Da，聚合度 500-50000，是一種采用微生物發酵方法得到的水溶性、可生物降解的高分子材料，Y-PGA
的結構式如下
[要解決的技術問題]本發明的目的是提供一種抑制Y -聚谷氨酸降解的方法。本發明的另一個目的是提供一種抑制Y-聚谷氨酸基保水劑降解的方法。[技術方案]本發明是通過下述技術方案實現的。本發明涉及一種抑制Y-聚谷氨酸降解的方法。該方法的步驟如下A)使用粉碎設備將Y -聚谷氨酸粉碎成粉末，再使用烘干設備進行干燥；B)把以Y-聚谷氨酸重量計0. 3-12% Y-聚谷氨酸降解抑制劑與在步驟A)得到的干燥Y-聚谷氨酸粉末進行均勻混合，得到一種含有Y-聚谷氨酸降解抑制劑的Y-聚谷氨酸混合物；所述的Y -聚谷氨酸降解抑制劑是一種或多種選自乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸鹽、酒石酸或酒石酸鹽的降解抑制劑。C)然后，把步驟B)得到的Y-聚谷氨酸混合物裝在避光包裝袋中，再抽真空，再置于< 20°C下保存。根據本發明的一種優選實施方式，所述Y-聚谷氨酸降解抑制劑的量是以Y-聚谷氨酸重量計2-5%。根據本發明的另一種優選實施方式，Y -聚谷氨酸粉末粒度是60-100目。根據本發明的另一種優選實施方式，Y-聚谷氨酸粉末的含水量是以其重量計 < 8%。根據本發明的另一種優選實施方式，所述的乙二胺四乙酸鹽是乙二胺四乙酸二鈉
鹽或二鉀鹽。根據本發明的另一種優選實施方式，所述的酒石酸鹽是酒石酸鈉或酒石酸鉀。根據本發明的另一種優選實施方式，在避光包裝袋中的真空度是0. 01-0. IMPa0本發明還涉及一種抑制含有Y-聚氨基酸的產品或以Y-聚氨基酸為底物形成的衍生物降解的方法。下面將更詳細地描述本發明。本發明涉及一種抑制Y -聚谷氨酸降解的方法。該方法的步驟如下A)使用粉碎設備將Y -聚谷氨酸粉碎成粉末，再使用烘干設備進行干燥。在本發明中，所述的粉碎設備是化工技術領域里通常使用的設備，也是化工技術領域技術人員熟知的設備，例如上海正遠粉體工程設備有限公司生產的粉碎機。使用粉碎設備將Y -聚谷氨酸粉碎至60-100目，優選地70-90目，更優選地75-85目。所述的烘干設備是化工技術領域里通常使用的設備，也是化工技術領域技術人員熟知的設備，例如吳江韻達烘箱設備有限公司生產的烘干設備。根據本發明，Y-聚谷氨酸粉末使用烘干設備在溫度50_55°C的條件下進行干燥， 使Y-聚谷氨酸粉末的含水量達到以其重量計<8%。B)把以Y-聚谷氨酸重量計0. 3-12% Y -聚谷氨酸降解抑制劑與在步驟A)得到的干燥Y-聚谷氨酸粉末進行均勻混合，得到一種含有Y-聚谷氨酸降解抑制劑的Y-聚谷氨酸混合物。根據本發明，Y -PGA降解抑制劑應該理解是一種既能使Y -PGA或含有、-PGA的混合物或Y -PGA基衍生物的降解速率明顯減緩，又能使其降解度顯著降低的化學物質，因此，凡是具有這種抑制Y-PGA降解性能，同時又不會影響γ-PGA或含有Y-PGA的混合物或Y-PGA基衍生物應用的這些化學物質都可以用于本發明，它們也都在本發明的保護范圍之內。本發明人大量研究發現，乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸鹽、酒石酸或酒石酸鹽符合這些要求，因此選定它們作為Y -聚谷氨酸降解抑制劑。在本發明中，所述的Y-聚谷氨酸降解抑制劑是一種或多種選自乙二胺四乙酸、 乙二胺四乙酸鹽、酒石酸或酒石酸鹽的降解抑制劑，其中乙二胺四乙酸鹽是堿金屬鹽或堿土金屬鹽，例如是乙二胺四乙酸二鈉鹽、乙二胺四乙酸二鉀鹽或乙二胺四乙酸鈣鹽。酒石酸鹽是堿金屬鹽或堿土金屬鹽，例如是酒石酸鈉、酒石酸鉀或酒石酸鈣。這些Y-聚谷氨酸降解抑制劑都是目前市場上銷售的化學產品。優選地，所述的Y-聚谷氨酸降解抑制劑是乙二胺四乙酸二鈉鹽或酒石酸。更優選地，所述的Y-聚谷氨酸降解抑制劑是乙二胺四乙酸二鈉鹽。如果所述Y-聚谷氨酸降解抑制劑的量低于以Y-聚谷氨酸重量計0. 3%，則抑制劑的功能無法發揮，Y-聚谷氨酸生物降解規律沒有發生變化，降解速率依然很快；如果所述Y-聚谷氨酸降解抑制劑的量高于以Y-聚谷氨酸重量計12%，抑制劑功能同樣能正常發揮，應用成本會較大幅度上升；高含量Y-聚谷氨酸抑制劑添加也在本發明保護范圍內。因此，所述Y-聚谷氨酸降解抑制劑的量選定以Y-聚谷氨酸重量計0.3-12%。優選地，所述Y-聚谷氨酸降解抑制劑的量是以Y-聚谷氨酸重量計2_5%。更優選地，所述Y-聚谷氨酸降解抑制劑的量是以Y-聚谷氨酸重量計3_4%。C)然后，把步驟B)得到的Y-聚谷氨酸混合物裝在避光包裝物中，再抽真空，再置于溫度< 20°C下保存。根據本發明，避光包裝物應該理解是一種能夠長時間保持真空度不變、阻氣阻水性能好的包裝物。因此，凡是具有這些性能，同時又不會影響Y-PGA應用的這些包裝物都可以用于本發明，它們也都在本發明的保護范圍之內。這些包裝物例如聚苯乙烯、聚乙烯等材料制成的包裝袋，所述的阻氣阻水材料包裝物都是目前市場上銷售的產品。裝有γ -聚谷氨酸混合物的避光容器的真空度應該保持在0. 01-0. IMPa0如果其真空度低于0. OlMPa,則γ -聚谷氨酸會吸潮致使降解加速。根據本發明，含有Y -PGA降解抑制劑的Y -PGA混合物應該保持溫度< 20°C。如果其溫度高于20°C，則會加速Y -PGA的降解。本發明還涉及一種抑制含有Y-聚氨基酸的產品或以Y-聚氨基酸為底物形成的衍生物降解的方法，其產品或衍生物例如是以Y-聚谷氨酸為主要成分的保水劑。其抑制降解方法的步驟與相關參數及其細節與抑制Y-聚氨基酸降解方法是一樣的，因此不再贅述。本發明使用的Y-聚谷氨酸降解抑制劑是乙二胺四乙酸或酒石酸及它們的鹽，因此不會破壞環境，符合環保要求。
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通過實驗證明，加入本發明Y -聚谷氨酸降解抑制劑對Y -PGA及γ -PGA基保水劑的功能沒有影響，例如在水溶液的情況下，加入本發明Y-聚谷氨酸降解抑制劑可以使
Y-PGA降解時間延長35倍(圖2)，γ -PGA及、-PGA基保水劑產品保質期可達M個月以上(圖4)。[有益效果]本發明的有益效果本發明使用的Y-聚谷氨酸降解抑制劑不會破壞環境，符合環保要求，是環境友好型的產品。它們不影響Y-PGA及Y-PGA基保水劑的功能，但可以使
Y-PGA降解時間延長35倍以上，Y -PGA及、-PGA基保水劑產品保質期達到M個月以上。 它的生產工藝簡單，無特殊設備，成本低廉，具有非常廣泛的應用前景。

圖1是乙二胺四乙酸二鈉鹽抑制劑對Y -PGA降解的影響圖2是酒石酸抑制劑對Y -PGA降解的影響圖3是乙二胺四乙酸二鈉鹽抑制劑對Y -PGA基保水劑降解的抑制圖4是乙二胺四乙酸二鈉鹽對Y-PGA產品保質期的影響
具體實施方式
實施例1 乙二胺四乙酸二鈉鹽對γ -PGA降解的抑制作用2g γ -PGA溶解于200ml自來水中得到的Y -PGA溶液作為對照樣品。在、-PGA中添加以其Y-PGA重量計2%乙二胺四乙酸二鈉鹽的Y-PGA作為試驗樣品。將2g試驗樣品溶解于200ml自來水中得到的含有乙二胺四乙酸二鈉鹽的Y-PGA溶液作為試驗溶液。分別裝有上述兩份溶液的燒杯置于室溫OO-^TC )下，在試驗過程中每隔5天向其中添加自來水，以便保證兩份溶液的體積不變。與此同時，定期取Iml樣品，這些溶液樣品的pH為自然PH值，并且這些樣品儲存在溫度-20°C下，以避免微生物使其繼續降解，同時對這些樣品進行分析，其分析方法如下制備0. 6%瓊脂糖凝膠0. 6g瓊脂糖溶解于IOOmlTAE電泳緩沖液中，微波爐加熱至溶解，冷卻至45-50°C，倒膠。將制備瓊脂糖凝膠置于加有TEA緩沖液的電泳槽內，將不同時間取樣的樣品與 6μ1上樣緩沖液混合，并點樣到點樣孔內，上樣量為15 μ 1，點樣結束后進行電泳，電泳條件為電壓100V，待上樣內的指示劑跑至距離瓊脂糖凝膠點樣孔5/6處時，停止電泳；將瓊脂糖凝膠置于的亞甲基藍溶液中染色lOmin，用自來水脫色10-1池，采用Bio-Rad成像系統成像，其結果見附圖1。附圖1的試驗結果表明不添加乙二胺四乙酸二鈉鹽的對照樣品在第6天時已降解成小分子化合物，而添加抑制劑乙二胺四乙酸二鈉鹽的聚谷氨酸產品降解延緩，至第6 個月時聚谷氨酸分子量基本沒有發生變化，表明聚谷氨酸沒有發生降解。實施例2 酒石酸對Y -PGA降解的抑制作用2g γ -PGA溶解于200ml自來水中得到的Y -PGA溶液作為對照樣品。在、-PGA中添加以其Y-PGA重量計2%酒石酸的Y-PGA作為試驗樣品。將2g試驗樣品溶解于200ml 自來水中得到的含有酒石酸的Y-PGA溶液作為試驗溶液。分別裝有上述兩份溶液的燒杯置于室溫OO-^rc)下，在試驗過程中每隔5天向其中添加自來水，以便保證兩份溶液的體積不變。與此同時，定期取Iml樣品，取樣時間從O天到60天，這些溶液樣品的PH為自然 PH值，并且這些樣品儲存在溫度-20°C下，以避免微生物使其繼續降解，同時對這些樣品進行分析，其分析方法同實施例1，其結果見附圖2。附圖2的試驗結果表明不添加酒石酸的對照樣品在6天時已降解成小分子化合物，而添加抑制劑酒石酸的聚谷氨酸產品降解延緩，至6個月時聚谷氨酸分子量基本沒有發生變化，表明聚谷氨酸沒有發生降解。實施例3 乙二胺四乙酸二鈉鹽抑制Y -PGA基保水劑的降解y -PGA基保水劑的制備過程如下將Y-PGA、聚丙二醇二縮水甘油醚交聯劑與聚乙二醇溶解于水中，制備得到以重量計9. 2% Y _PGA、4. 6%聚丙二醇二縮水甘油醚交聯劑、9. 2%聚乙二醇的溶液，使用鹽酸作為反應催化劑，并使用鹽酸將反應體系的PH值調節為5. 0，該反應體系于溫度60°C下反應36h，并將反應體系的內容物用粉碎機粉碎成糜狀，然后于溫度50-55°C下烘干，然后粉碎到60目的顆粒，這樣得到Y-PGA基保水劑。將制備Y-PGA保水劑干粉與按照Y-PGA保水劑干粉重量計2%乙二胺四乙酸二鈉鹽混合均勻，制成Y-PGA基保水劑成品。2g γ -PGA基保水劑粉末溶解于200ml自來水中得到的Y -PGA基保水劑溶液作為對照樣品。將該溶液置于室溫OO-^rc)下放置并定期取樣，取樣時間從ο天到150天，體系的PH為自然PH值，將取出的待測樣品儲存于-20°C，以避免微生物對其的繼續降解。稱取2g γ -PGA基保水劑溶解于200ml自來水中得到的溶液作為試驗溶液。該溶液含有按Y-PGA基保水劑重量計3%抑制劑乙二胺四乙酸二鈉鹽，將該溶液置于室溫 (20-260C )下放置并定期取樣，取樣時間從0天到150天，體系的pH為自然pH值，將取出的待測樣品儲存于-20°C，以避免微生物對其的繼續降解，同時對這些樣品進行分析，其分析方法同實施例1，其結果見附圖3。附圖3的試驗結果表明乙二胺四乙酸可抑制Y-PGA保水劑的降解，不添加乙二胺四乙酸二鈉鹽的Y-PGA基保水劑在8天時已發生降解，該保水劑喪失吸水能力，將水從其分子中釋放出來，降解的產物可通過離心的方式離心到試管底部，參見附圖3 ；而添加乙二胺四乙酸二鈉鹽的Y-PGA基保水劑成品在150天時仍具有吸水能力，非常明顯地延緩 Y -PGA基保水劑的降解。實施例4 乙二胺四乙酸二鈉鹽對Y -PGA產品保質期的影響將IOOg水分含量<8%的Y-PGA粉末，IOOg水分含量<8%添加有重量計2%乙二胺四乙酸二鈉鹽的Y-PGA粉末分別保存于避光包裝袋內，袋內真空度為0. IMpa，兩份產品分別在< 20du下避光保存M個月；而后，稱取2g y -PGA和添加有重量計2%乙二胺四乙酸二鈉鹽的Y-PGA粉末分別溶解于IOOml水中，樣品完全溶解后，液相色譜測定其分子量變化表征其是否降解。分析方法如下分別取上述兩份溶液1ml，分別稀釋1000倍后利用高效液相色譜測定分子量大小，測定原理為以多孔凝膠(如葡聚糖、瓊脂糖、硅膠、聚丙烯酰胺等)作為固定相，可分離和檢測分子量大小不同的物質，大分子不進入凝膠空洞，沿多孔凝膠膠粒間隙流出，先被洗脫；小分子進入大部分凝膠空洞，在柱中被強滯留，后被洗脫。利用Agilent 1200測定，安裝有紫外檢測器，檢測波長為220nm，色譜柱為TSK-Gel5000PWXL(7. 8X300mm)，液相色譜檢測的流動相為0. 15M NaCl-Na2HPO4-KH2PO4(pH 7. 2)，流動相流速為0. %il/min，上樣量為10ul，其結果見圖4 ；圖中曲線1表示樣品制作后 Ody-PGA的分子量大小，曲線2、曲線3分別表示添加2%乙二胺四乙酸二鈉鹽的γ-PGA、 Y -PGA分別在保存M月后的分子量大小，未添加乙二胺四乙酸二鈉鹽后Y -PGA的分子量較小，后被洗脫出來，因此保留時間較長，Y-PGA降解比較嚴重；而添加乙二胺四乙酸二鈉鹽后Y-PGA分子量較大，先被洗脫出來，保留時間較短，未發生嚴重降解。
權利要求
1.一種抑制Y-聚谷氨酸降解的方法，其特征在于該方法的步驟如下A)使用粉碎設備將Y-聚谷氨酸粉碎成粉末，再使用烘干設備進行干燥；B)把以Y-聚谷氨酸重量計0.3-12%Y-聚谷氨酸降解抑制劑與在步驟A)得到的干燥Y-聚谷氨酸粉末進行均勻混合，得到一種含有Y-聚谷氨酸降解抑制劑的Y-聚谷氨酸混合物；所述的Y -聚谷氨酸降解抑制劑是一種或多種選自乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸鹽、 酒石酸或酒石酸鹽的降解抑制劑；C)然后，把步驟B)得到的Y-聚谷氨酸混合物裝在避光包裝袋中，再抽真空，再置于<20°C下保存。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述Y-聚谷氨酸降解抑制劑的量優選添加量是以Y-聚谷氨酸重量計2-5%。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于Y-聚谷氨酸粉末粒度是60-100目。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于Y-聚谷氨酸粉末的含水量是以其重量計<8%。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的乙二胺四乙酸鹽是乙二胺四乙酸二鈉鹽或二鉀鹽。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的酒石酸鹽是酒石酸鈉或酒石酸鉀。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于在避光包裝袋中的真空度是0.01-0.IMPa0
8.根據權利要求1-7中任一項權利要求所述的方法，其特征在于被抑制降解的是含有 Y-聚氨基酸的產品或以Y-聚氨基酸為底物形成的衍生物。
全文摘要
本發明提供了一種γ-聚谷氨酸和γ-聚谷氨酸基保水劑降解抑制劑及其使用方法，將γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸基保水劑產品干燥粉碎后，加入乙二胺四乙酸二鈉鹽或酒石酸等降解抑制劑，并裝入不透光不透氣的復合材料包裝物內抽真空密封并于干燥低溫處儲存，溶液狀態時γ-聚谷氨酸或其衍生物降解時間從5天延長至6個月，降解時間延長35倍以上，產品的保質期可達24個月以上。
文檔編號C08K5/092GK102417724SQ20111036643
公開日2012年4月18日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者徐志文, 徐美娜, 朱瑞艷, 楊娜, 高玉爽 申請人:領先生物農業股份有限公司