淺談葡萄糖酸鋅的制備研究

張敏寬

【摘 要】葡萄糖酸鋅是一種使用范圍廣泛的化學(xué)試劑，也是重要的補鋅制劑。本文介紹了葡萄糖酸鋅極其制品的制備方法，包括普通化學(xué)制備法、電解氧化法、發(fā)酵化學(xué)法、雙酶法，以及概述了不同形態(tài)的葡萄糖酸鋅的制備工藝，包括了葡萄糖酸鋅泡騰片、咀嚼片、分散片的制備工藝介紹。最后本文總結(jié)了上述內(nèi)容并對其進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】葡萄糖酸鋅；雙酶法；泡騰片；咀嚼片

【中圖分類號】R943 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1005-0019（2019）08--01

引言

鋅是人體必需的微量元素，參與組成人體內(nèi)多數(shù)的必要化合物，存在于眾多的酶系中，例如碳酸酐酶、呼吸酶、超氧生物歧化酶、DNA和RNA聚合酶等。它是合成核酸、蛋白質(zhì)、碳水化合物和利用維生素A的必需物質(zhì)。缺鋅時易出現(xiàn)味覺嗅覺變差、厭食、生長緩慢和智力發(fā)育低于正常水平等表現(xiàn)。可以通過食用生蠔、核桃、海帶等含鋅食品，或服用適量的葡萄糖酸鋅制劑補鋅。

葡萄糖酸鋅是常見的補鋅制劑，作為一種精細(xì)的醫(yī)藥化學(xué)品，與從食物中獲取鋅相比較，具有鋅含量較高、易于被人體吸收的特點。葡萄糖酸鋅制劑一般用作食品添加劑。在對人體的作用上，能促進(jìn)傷口愈合，維持人體正常食欲等。同時，葡萄糖酸鋅作為鋅的強化劑，能提高食品中的鋅含量等。因此，對制備葡萄糖酸鋅進(jìn)行深入研究十分必要。

1 葡萄糖酸鋅的制備方法

1.1 普通化學(xué)法制備 普通化學(xué)法是以葡萄糖酸鈣為原料，采用復(fù)分解法合成的一種制備方法。在沸騰的水中加入ZnSO4并攪拌，分批加入葡萄糖酸鈣，待反應(yīng)完全后，過濾保留濾液，濃縮結(jié)晶后得到粗品，經(jīng)溶解重結(jié)晶后得產(chǎn)品，其制備反應(yīng)為：

Ca（C6H11O7）2+ZnSO4=CaSO4↓+Zn（C5H11O7）2

該法合成成本較低，方法簡單易行，但由于硫酸鈣微溶于水，殘留于產(chǎn)品中的硫酸根離子不易完全去除，導(dǎo)致產(chǎn)品純度不高。解從霞[1]用濃硫酸對葡萄糖酸鈣進(jìn)行酸化脫鈣，用Ba（OH）2和H2C2O4為沉淀劑對葡萄糖酸進(jìn)行純化。純化后的葡萄糖酸溶液經(jīng)濃縮中和后，在葡萄糖酸鋅晶種和無水乙醇在作用下進(jìn)行結(jié)晶，產(chǎn)物需要干燥，產(chǎn)率高達(dá)96%。在該法中加入沉淀劑去除產(chǎn)品中的雜質(zhì)，產(chǎn)品質(zhì)量得到提高。但美中不足的是操作相對復(fù)雜，成本提高，合成時間較長。

1.2 電解氧化法 電解氧化法的原理是在55℃的條件下，電化學(xué)氧化葡萄糖24小時左右，即用石墨和鋅板分別作為陰極和陽極，再以NaBr作為支持電解質(zhì)進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，可得到純度為75%的葡萄糖酸。進(jìn)一步使葡萄糖酸與鋅反應(yīng)，制得葡萄糖酸鋅。此法由于電化學(xué)氧化時間較長，且其中一個電極沒有實際用途，所以耗能高，生產(chǎn)成本整體偏高[2]。

在本工藝中，其電解反應(yīng)為：

陽極：2Br-+2e-→Br2

陰極：C6H10O5→C6H14O6

可分為兩種方法：（1）無隔膜電解槽電解。電解裝置和電解質(zhì)與上述相同，于55℃下電解，將所得電解液冷卻，用乙醇洗滌后得細(xì)顆粒葡萄糖酸鈉，過濾后經(jīng)陰、陽離子交換樹脂，低溫濃縮結(jié)晶得山梨醇，所得葡萄糖酸鈉經(jīng)樹脂提純后與ZnO反應(yīng)，濃縮結(jié)晶后得到最終產(chǎn)物。此法中涉及分離并采用了離子交換樹脂，消耗多，周期長。（2）陰、陽離子兩性膜電解槽。在用隔膜分為陰極室和陽極室的電解槽中，通入恒電流，氧化得到葡萄糖酸，再與ZnCO3或Zn（OH）2反應(yīng)，生成葡萄糖酸鋅。陰極室用于控制恒定電流，電流效率基本大于90%，能更好的氧化葡萄糖[2]。該方法具有綠色安全、無污染排放、能源消耗少等優(yōu)點，并且所需要的周期短，操作更加簡單。

1.3 發(fā)酵化學(xué)法 這種方法的原理是利用微生物的氧化作用得到所需要的產(chǎn)品，可分為真菌類、細(xì)菌類、固定化細(xì)胞等發(fā)酵方式。最普遍采用的發(fā)酵手段是黑曲霉菌發(fā)酵。它是將葡萄糖和一定量的輔助材料，混合成反應(yīng)液，在適應(yīng)的溫度下接種適量的黑曲霉菌從而進(jìn)行發(fā)酵。發(fā)酵過程中需維持良好的pH值環(huán)境，可以添加CaCO3等。當(dāng)葡萄糖含量降至0.3mol/L以下時反應(yīng)結(jié)束。最后需要經(jīng)過除菌、過濾等一系列步驟得到葡萄糖酸鈣溶液，通過復(fù)分解反應(yīng)得到最終產(chǎn)物。目前該法是主要制備手段，雖然成本低且反應(yīng)簡單，但對技術(shù)水平要求較高。

1.4 雙酶法 這種方法是通過葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶對葡萄糖進(jìn)行處理，反應(yīng)條件為35℃的反應(yīng)溫度和6.0左右的pH，反應(yīng)過程中需要調(diào)節(jié)通氣量為5 L/min。結(jié)束反應(yīng)的條件是反應(yīng)液中的還原糖達(dá)到一定濃度。升高溫度使酶失活，再經(jīng)過脫色、過濾、蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶烘干后得到葡萄糖酸鋅[2]。

該工藝的生產(chǎn)周期較短、操作安全、工藝簡單，受到許多生產(chǎn)商的青睞，因此是未來葡萄糖酸鋅的制備發(fā)展方向。

2 下不同形態(tài)的葡萄糖酸鋅制備工藝

2.1 葡萄糖酸鋅泡騰片的制備 泡騰片是一種遇水生成CO2的片劑，泡騰物質(zhì)使片劑在短時間內(nèi)崩解，具有分布均勻、生物利用率高等優(yōu)點，兼具了固體、液兩種狀態(tài)制劑的特點。泡騰片中的酸堿成分在水中會立刻發(fā)生中和反應(yīng)，生成氣泡和CO2。這些氣泡會導(dǎo)致藥片在水中運動，可以使其更快地崩解和融化。之后有效成分會以離子狀態(tài)存在，可以更好地被人體吸收利用。

取半量葡萄糖酸鋅、甘露醇、羧甲基淀粉鈉，阿帕斯坦、薄荷油和碳酸氫鈉混勻60℃烘干，得A組顆粒。再取半量葡萄糖酸鋅、甘露醇、羧甲基淀粉鈉、阿帕斯坦、薄荷油和全量枸櫞酸混勻60℃烘干，得B組顆粒。將A組和B組均勻混合，加入一定量的硬脂酸鎂和微粉硅膠，在壓片機上進(jìn)行壓片制得成品[3]。

2.2 葡萄糖酸鋅咀嚼片的制備 咀嚼片為片劑的一種，《中國藥典》（2005年版）附錄中的定義為：于口腔中拒絕或吮服使片劑融化后吞服，在腸胃道中發(fā)揮作用或經(jīng)腸胃吸收發(fā)揮全身作用的片劑。將葡萄糖酸鋅制劑制成咀嚼片，可以提高其穩(wěn)定性和口感，在臨床上具有廣泛的應(yīng)用。

以葡萄糖酸鋅為原料，選用稀釋劑甘露醇、矯味劑阿帕斯坦、芳香劑薄荷油、助流劑微粉硅膠、潤滑劑硬脂酸鎂、粘合劑2%HPMC-E50。按照處方量稱取葡萄糖酸鋅、甘露醇、阿帕斯坦，置于混合機中充分混勻30min。在粘合劑的作用下制成濕軟的顆粒并翻動烘干。在過程中持續(xù)監(jiān)測溫度。對干燥之后的顆粒進(jìn)行整粒篩選，然后加入一定量的混合薄荷油與微粉硅膠。最后加入硬脂酸鎂，在壓片機上進(jìn)行壓片制得成品[4]。

2.3 葡萄糖酸鋅分散片的制備 分散片相對于泡騰片來說，崩解更快，分散更均勻。它的主要優(yōu)點是人體吸收利用率高且服用方便，可以吞服、咀嚼或在水中分散后并服，適合吞服困難人群，如幼兒、老人等。

葡萄糖酸鋅為制劑原料，采用以下輔助劑：崩解劑羧甲基淀粉鈉、低取代羥丙纖維素、交聯(lián)聚維酮薄荷油，稀釋劑甘露醇，矯味劑阿斯帕坦，芳香劑薄荷油，助流劑微粉硅膠，潤滑劑硬脂酸鎂。分別稱取一定量的上述材料，在高速狀態(tài)下充分混勻； 然后對其進(jìn)行烘干，使其處于低含水量。再加入崩解劑、助流劑和潤滑劑混合均勻； 混勻后的顆粒需要測定其含量，然后根據(jù)含量進(jìn)行壓片制得成品[5]。

3 總結(jié)與展望

綜上所述，葡萄糖酸鋅對人體的補鋅起到了至關(guān)重要的作用。本文所記敘的葡萄糖酸鋅不同制備方法與不同形態(tài)的葡萄糖酸鋅的制備工藝，這些方法值得進(jìn)一步探索與研發(fā)。 隨著人們對葡萄糖酸鋅越來越全面的認(rèn)識與日漸增長的需求，產(chǎn)量也會不斷增加，對產(chǎn)品的質(zhì)量要求也在不斷提高。目前，葡萄糖酸鋅的部分制備工藝還存在耗能較高、原料利用率不足和副產(chǎn)物易產(chǎn)生污染等缺點。因此，在葡萄糖酸鋅及其制劑的制備方面，尋求一種高效、高產(chǎn)品質(zhì)量的生產(chǎn)工藝是生產(chǎn)人們最關(guān)注的問題。與此同時，倡導(dǎo)并使用綠色工藝，減少能源消耗與環(huán)境污染也必不可少。