海藻酸钠理化参数的测定
作者：马萍 孙淑英 刘东春 王文俭
单位：孙淑英(沈阳药科大学药剂教研室，沈阳 110015)；马萍 刘东春 王文俭(第二炮兵总院药剂科，北京 100088)
关键词：海藻酸钠，平均分子质量，动力粘度，G/M值
中国海洋药物000316 摘要 分别测定了海藻酸钠样品A和B的含量、特性粘数、平均分子质量、动力粘度、G/M值等理化参数。重量法测定海藻酸钠的含量：以乌式粘度计测定特性粘数并计算平均分子质量(Mw)；以旋转粘度计测定动力粘度；薄层层析法测定G/M值。结果：海藻酸钠样品A和B的含量分别为95.6±2.5%和99.3±2.4%；Mw分别为2.19×105和3.43×105；动力粘度分别为35±0.7和103±12；G/M值分别为0.2和1.0。
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DETERMINATION OF THE PHYSICOCHEMICAL PARAMETER IN SODIUM ALGINATE
MaPing
(General Hospital of Rocket Forces Beijing 100088,Shenyang Pharmaceutical University,Shenyang 110015)
Sun Shuyin
(General Hospital of Rocket Forces Beijing 100088,Shenyang Pharmaceutical University,Shenyang 110015)
LiuDonghun
, 百拇医药
(General Hospital of Rocket Forces Beijing 100088,Shenyang Pharmaceutical University,Shenyang 110015)
Wang Wenjian
(General Hospital of Rocket Forces Beijing 100088,Shenyang Pharmaceutical University,Shenyang 110015)
ABSTRACT To determine the physicochemical parameter of sodium alginate. Determination of content with weight method;Determination of intrinsic viscosity with suspended level viscometer,and then calculation of average molecular weight; Determination of kinetic viscosity with rotating viscometer;Determination of G/M value with TLC.Content of sodium alginate A and B were 95.6±2.5% and 99.3±2.4%(n=3) respectively;Mw were 2.19×105 and 3.43×105;Kinetic viscosity were 35±0.7 and 103±12(n=4);G/M value were 0.2 and 1.0.
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KEY WORDS Sodium Alginate，Average M.W.，Kinetic Viscosity，G/M Value
海藻酸钠作为药用辅料已有较长的历史，可作为助悬剂、增稠剂、乳化剂、微囊囊材、涂膜剂的成膜材料，因而用于多种剂型的制备，受到广大药学工作者的青睐。近年来海藻酸钠用于开发缓控释制剂尤为引人注目[1～4]，笔者以海藻酸钠为辅料研制了缓释微丸，国内尚未见报道。研究表明，海藻酸钠的理化性质影响其缓释微丸的缓释作用，故本文对海藻酸钠的理化参数进行了测定，作为缓释微丸进一步研究的基础。
1 材料与仪器
1.1 材料 海藻酸钠A(温州助剂厂)；海藻酸钠B(青岛水产养殖厂)。
1.2 仪器 乌式粘度计(沈阳药科大学玻璃仪器室自制)；NDJ-1型旋转粘度计(上海天平仪器厂)。
, 百拇医药
2 方法与结果
2.1 海藻酸钠的含量测定
有文献报道[5]用重量法测定海藻钠的含量，方法如下：精密称取105℃干燥6h的海藻酸钠样品1g，用100mL蒸馏水溶解并经3号垂熔漏斗滤过，滤液加1：1盐酸约4m(使pH≈2)，放置0.5h使沉淀完全，用200目尼龙筛绢滤过，滤渣挤干后用0.1mol.L-1氢氧化钠溶液100mL溶解(pH≈10)，加入95%乙醇200mL使海藻酸钠沉淀，经200目筛绢滤过，滤渣挤干后于105℃烘干至恒重。由于测定方法本身可能存在一些损耗，因此有必要对结果进行校正，将所得的精制品作为样品按上述方法重复处理一次，其平均损耗为称样量的(8.67±1.24)%(n=6)。则校正公式为：
海藻酸钠%=(G/W+0.0867)×100%
, 百拇医药 (G：恒重后海藻酸钠重量(g)；W：海藻酸钠样品重量)。
结果海藻酸钠样品A和B的含量分别为95.6±2.5和99.3±2.4(n=3)。含量测定结果表明样品B的纯度高于样品A。
2.2 平均分子质量测定
平均分子质量的测定是深入研究海藻酸钠质量的基础工作之一。方法是先测定其特性粘数，然后计算其平均分子质量。
2.2.1 特性粘数的测定[5] 精密称取105℃干燥6h的海藻酸钠0.2g，置于约50ml的0.1mol.L-1氯化钠溶液中(内含0.05% EDTA-2Na)，放置24h后溶解并稀释至100ml，按中国药典90版规定测定特性粘数[η]，结果海藻酸钠样品A和B的特性粘数分别为4.386±0.68和6.865±2.6(n=4)。
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2.2.2 按Mark-Houwink方程[η]＝KMαw，根据文献[6]，K=2.0×10-5、α＝1，代入计算Mw，结果海藻酸钠样品A和B的平均分子质量分别为2.19×105和3.43×105。
3 动力粘度测定
3.1动力粘度测定 精密称取105℃干燥6h的海藻酸钠1g，溶于100mL水中配制1%的溶液，24h后用旋转粘度计测定其粘度，结果海藻酸钠样品A和B的动力粘度分别为35±0.7和103±12(n=4)。
3.2动力粘度与浓度的关系 分别配制1.0%、1.6%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%海藻酸钠B的溶液，放置24h后用旋转粘度计测定其动力粘度，结果见表1和图1。
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表1 不同浓度海藻酸钠溶液的动力粘度(n=3) 海藻酸钠浓度
(w/v)
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
动力粘度η
(m.Pa.s)
ln η
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103
4.63
562
6.33
1.31×103
7.18
3.28×103
8.10
4.5×103
8.41
9.7×103
9.18
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1.22×104
9.40
Fig 1-1 Viscosity curve of sodium alginate solution
从图1可看出，海藻酸钠溶液的浓度和粘度没有线性关系，而粘度取对数后与浓度作线性回归，回归方程为ln η=1.54c+3.73(r=0.97,n=7),线性关系较好。
4 G/M值的测定
4.1 海藻酸钠水解液的制备[6] 精密称取50mg海藻酸钠样品，置于15mL玻璃试管，插入冰水中，加入0.5mL 80%硫酸溶液，室温水解18h，仍在冰水冷却下加入6.5mL蒸馏水，使硫酸浓度为1mlo.L-1，于沸水中水解5h，冷却后将水解液转移到小烧杯内，加稍过量的碳酸钙粉末中和，抽滤，用蒸馏水洗涤至滤液体积为原水解液的2倍，得样品水解液。
, 百拇医药
4.2 薄层层析[8] 用硅胶G薄层板分离样品水解液，显色后由M、G斑点大小估算样品A和B的G/M值，分别为0.2和1.0，薄层层析条件如下：取0.2mol.L-1磷酸二氢钠溶液100mL，加羧甲基纤维素钠0.25g，溶解后与硅胶G35g混合均匀，铺成0.5mm薄层，(展开剂：正丁醇-乙醇-0.1mol/L盐酸＝1:10:5；显色剂：苯胺-邻苯二甲酸)。
5 讨论
5.1 离子强度对海藻酸钠特性粘度测定的影响 海藻酸钠溶液是一种典型的高分子电解质溶液，在纯水中，低浓度的海藻酸钠Nsp/C值将随海藻酸钠浓度的降低而升高，所以在测定特性粘数时需要加入无机盐类保持一定的离子强度，一般I≥0.1时，离子强度变化对[η]的影响很小，故本实验[η]测定液的I定为0.1mol.L-1氯化钠所产生的离子强度。
, 百拇医药
5.2 钙离子浓度对海藻酸钠溶液的特性粘数测定有影响，样品溶液中加入少量螯合剂EDTA-2Na可消除钙离子浓度对特性粘数测定的影响，并且少量EDTA-2Na其本身不影响特性粘数的测定。
高分子电解质溶液的粘度特性与非电解质高分子溶液的粘度也有所不同。浓度较小时，电离度大，大分子链上电荷密度增大，链段间的斥力增加，电离度下降，斥力减小，分子链蜷曲，粘度也就下降，因而不能用外推法求得[η]。但是，若加入一定量NaCl，使大分子链周围有足够离子强度的小分子量电解质存在，大分子的电离度降低，分子链蜷曲，电粘度效应消除，粘度迅速下降，最终Nsp/C与C之间成直线关系。
5.3 G/M值是海藻酸钠分子中古罗糖醛酸(G)和甘露糖醛酸(M)的比值，各国药典关于海藻酸钠的质量标准中虽均未规定G/M值，但海藻酸钠作为缓释制剂的载体，其G/M值影响缓释作用，本文所用的G/M值的测定方法简单易行，缺点是测得的G/M值只能作为定性比较。有文献报道[9]，用核磁共振可定量测定海藻酸钠的G/M值。
, 百拇医药
参考文献
1，Sung-Joo Hwang.Release characteristics of ibuprofen from excipient-loaded alginate gel veads.Int J Pharm，1995,116:125
2，Tone stberg.Galcium alginate matrices for oral multiple unit administration:Ⅲ Influence of calcium concentration,amount of drug added and alginate characteristics on ddrug release.Int J Pharm，1994,111:271
3，Hisao Tomida,et al.Imipramine Release from Ca-Alginate Gel beads.Chem Pharm bull .1993,41:1475
, http://www.100md.com
4，Chong kook kim.The controlled-release of blue dextran from alginate beads.Int J Pharm， 1992,79:11
5，蒋新国，奚念朱.海藻酸钠的含量及分子量测定，上海医科大学学报，1990，17：61
6，Smidsrod,et al.A light scatterring study of alginate.Acta Chem Scand,1968,22:797
7，陈正霖.褐藻胶,青岛海洋大学出版社,1989：36
8，蒋新国，王东辉等.海藻酸钠溶液粘度稳定性的化学动力学研究.中国药学杂志.1991，26：29
9，Tone stberg.Calcium alginate matrices for oral multiple unit administration: IV.Release characteristics in different media.Int J Pharm，1994, 112:241, 百拇医药
单位：孙淑英(沈阳药科大学药剂教研室，沈阳 110015)；马萍 刘东春 王文俭(第二炮兵总院药剂科，北京 100088)
关键词：海藻酸钠，平均分子质量，动力粘度，G/M值
中国海洋药物000316 摘要 分别测定了海藻酸钠样品A和B的含量、特性粘数、平均分子质量、动力粘度、G/M值等理化参数。重量法测定海藻酸钠的含量：以乌式粘度计测定特性粘数并计算平均分子质量(Mw)；以旋转粘度计测定动力粘度；薄层层析法测定G/M值。结果：海藻酸钠样品A和B的含量分别为95.6±2.5%和99.3±2.4%；Mw分别为2.19×105和3.43×105；动力粘度分别为35±0.7和103±12；G/M值分别为0.2和1.0。
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DETERMINATION OF THE PHYSICOCHEMICAL PARAMETER IN SODIUM ALGINATE
MaPing
(General Hospital of Rocket Forces Beijing 100088,Shenyang Pharmaceutical University,Shenyang 110015)
Sun Shuyin
(General Hospital of Rocket Forces Beijing 100088,Shenyang Pharmaceutical University,Shenyang 110015)
LiuDonghun
, 百拇医药
(General Hospital of Rocket Forces Beijing 100088,Shenyang Pharmaceutical University,Shenyang 110015)
Wang Wenjian
(General Hospital of Rocket Forces Beijing 100088,Shenyang Pharmaceutical University,Shenyang 110015)
ABSTRACT To determine the physicochemical parameter of sodium alginate. Determination of content with weight method;Determination of intrinsic viscosity with suspended level viscometer,and then calculation of average molecular weight; Determination of kinetic viscosity with rotating viscometer;Determination of G/M value with TLC.Content of sodium alginate A and B were 95.6±2.5% and 99.3±2.4%(n=3) respectively;Mw were 2.19×105 and 3.43×105;Kinetic viscosity were 35±0.7 and 103±12(n=4);G/M value were 0.2 and 1.0.
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KEY WORDS Sodium Alginate，Average M.W.，Kinetic Viscosity，G/M Value
海藻酸钠作为药用辅料已有较长的历史，可作为助悬剂、增稠剂、乳化剂、微囊囊材、涂膜剂的成膜材料，因而用于多种剂型的制备，受到广大药学工作者的青睐。近年来海藻酸钠用于开发缓控释制剂尤为引人注目[1～4]，笔者以海藻酸钠为辅料研制了缓释微丸，国内尚未见报道。研究表明，海藻酸钠的理化性质影响其缓释微丸的缓释作用，故本文对海藻酸钠的理化参数进行了测定，作为缓释微丸进一步研究的基础。
1 材料与仪器
1.1 材料 海藻酸钠A(温州助剂厂)；海藻酸钠B(青岛水产养殖厂)。
1.2 仪器 乌式粘度计(沈阳药科大学玻璃仪器室自制)；NDJ-1型旋转粘度计(上海天平仪器厂)。
, 百拇医药
2 方法与结果
2.1 海藻酸钠的含量测定
有文献报道[5]用重量法测定海藻钠的含量，方法如下：精密称取105℃干燥6h的海藻酸钠样品1g，用100mL蒸馏水溶解并经3号垂熔漏斗滤过，滤液加1：1盐酸约4m(使pH≈2)，放置0.5h使沉淀完全，用200目尼龙筛绢滤过，滤渣挤干后用0.1mol.L-1氢氧化钠溶液100mL溶解(pH≈10)，加入95%乙醇200mL使海藻酸钠沉淀，经200目筛绢滤过，滤渣挤干后于105℃烘干至恒重。由于测定方法本身可能存在一些损耗，因此有必要对结果进行校正，将所得的精制品作为样品按上述方法重复处理一次，其平均损耗为称样量的(8.67±1.24)%(n=6)。则校正公式为：
海藻酸钠%=(G/W+0.0867)×100%
, 百拇医药 (G：恒重后海藻酸钠重量(g)；W：海藻酸钠样品重量)。
结果海藻酸钠样品A和B的含量分别为95.6±2.5和99.3±2.4(n=3)。含量测定结果表明样品B的纯度高于样品A。
2.2 平均分子质量测定
平均分子质量的测定是深入研究海藻酸钠质量的基础工作之一。方法是先测定其特性粘数，然后计算其平均分子质量。
2.2.1 特性粘数的测定[5] 精密称取105℃干燥6h的海藻酸钠0.2g，置于约50ml的0.1mol.L-1氯化钠溶液中(内含0.05% EDTA-2Na)，放置24h后溶解并稀释至100ml，按中国药典90版规定测定特性粘数[η]，结果海藻酸钠样品A和B的特性粘数分别为4.386±0.68和6.865±2.6(n=4)。
, http://www.100md.com
2.2.2 按Mark-Houwink方程[η]＝KMαw，根据文献[6]，K=2.0×10-5、α＝1，代入计算Mw，结果海藻酸钠样品A和B的平均分子质量分别为2.19×105和3.43×105。
3 动力粘度测定
3.1动力粘度测定 精密称取105℃干燥6h的海藻酸钠1g，溶于100mL水中配制1%的溶液，24h后用旋转粘度计测定其粘度，结果海藻酸钠样品A和B的动力粘度分别为35±0.7和103±12(n=4)。
3.2动力粘度与浓度的关系 分别配制1.0%、1.6%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%海藻酸钠B的溶液，放置24h后用旋转粘度计测定其动力粘度，结果见表1和图1。
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表1 不同浓度海藻酸钠溶液的动力粘度(n=3) 海藻酸钠浓度
(w/v)
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
动力粘度η
(m.Pa.s)
ln η
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103
4.63
562
6.33
1.31×103
7.18
3.28×103
8.10
4.5×103
8.41
9.7×103
9.18
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1.22×104
9.40
Fig 1-1 Viscosity curve of sodium alginate solution
从图1可看出，海藻酸钠溶液的浓度和粘度没有线性关系，而粘度取对数后与浓度作线性回归，回归方程为ln η=1.54c+3.73(r=0.97,n=7),线性关系较好。
4 G/M值的测定
4.1 海藻酸钠水解液的制备[6] 精密称取50mg海藻酸钠样品，置于15mL玻璃试管，插入冰水中，加入0.5mL 80%硫酸溶液，室温水解18h，仍在冰水冷却下加入6.5mL蒸馏水，使硫酸浓度为1mlo.L-1，于沸水中水解5h，冷却后将水解液转移到小烧杯内，加稍过量的碳酸钙粉末中和，抽滤，用蒸馏水洗涤至滤液体积为原水解液的2倍，得样品水解液。
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4.2 薄层层析[8] 用硅胶G薄层板分离样品水解液，显色后由M、G斑点大小估算样品A和B的G/M值，分别为0.2和1.0，薄层层析条件如下：取0.2mol.L-1磷酸二氢钠溶液100mL，加羧甲基纤维素钠0.25g，溶解后与硅胶G35g混合均匀，铺成0.5mm薄层，(展开剂：正丁醇-乙醇-0.1mol/L盐酸＝1:10:5；显色剂：苯胺-邻苯二甲酸)。
5 讨论
5.1 离子强度对海藻酸钠特性粘度测定的影响 海藻酸钠溶液是一种典型的高分子电解质溶液，在纯水中，低浓度的海藻酸钠Nsp/C值将随海藻酸钠浓度的降低而升高，所以在测定特性粘数时需要加入无机盐类保持一定的离子强度，一般I≥0.1时，离子强度变化对[η]的影响很小，故本实验[η]测定液的I定为0.1mol.L-1氯化钠所产生的离子强度。
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5.2 钙离子浓度对海藻酸钠溶液的特性粘数测定有影响，样品溶液中加入少量螯合剂EDTA-2Na可消除钙离子浓度对特性粘数测定的影响，并且少量EDTA-2Na其本身不影响特性粘数的测定。
高分子电解质溶液的粘度特性与非电解质高分子溶液的粘度也有所不同。浓度较小时，电离度大，大分子链上电荷密度增大，链段间的斥力增加，电离度下降，斥力减小，分子链蜷曲，粘度也就下降，因而不能用外推法求得[η]。但是，若加入一定量NaCl，使大分子链周围有足够离子强度的小分子量电解质存在，大分子的电离度降低，分子链蜷曲，电粘度效应消除，粘度迅速下降，最终Nsp/C与C之间成直线关系。
5.3 G/M值是海藻酸钠分子中古罗糖醛酸(G)和甘露糖醛酸(M)的比值，各国药典关于海藻酸钠的质量标准中虽均未规定G/M值，但海藻酸钠作为缓释制剂的载体，其G/M值影响缓释作用，本文所用的G/M值的测定方法简单易行，缺点是测得的G/M值只能作为定性比较。有文献报道[9]，用核磁共振可定量测定海藻酸钠的G/M值。
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参考文献
1，Sung-Joo Hwang.Release characteristics of ibuprofen from excipient-loaded alginate gel veads.Int J Pharm，1995,116:125
2，Tone stberg.Galcium alginate matrices for oral multiple unit administration:Ⅲ Influence of calcium concentration,amount of drug added and alginate characteristics on ddrug release.Int J Pharm，1994,111:271
3，Hisao Tomida,et al.Imipramine Release from Ca-Alginate Gel beads.Chem Pharm bull .1993,41:1475
, http://www.100md.com
4，Chong kook kim.The controlled-release of blue dextran from alginate beads.Int J Pharm， 1992,79:11
5，蒋新国，奚念朱.海藻酸钠的含量及分子量测定，上海医科大学学报，1990，17：61
6，Smidsrod,et al.A light scatterring study of alginate.Acta Chem Scand,1968,22:797
7，陈正霖.褐藻胶,青岛海洋大学出版社,1989：36
8，蒋新国，王东辉等.海藻酸钠溶液粘度稳定性的化学动力学研究.中国药学杂志.1991，26：29
9，Tone stberg.Calcium alginate matrices for oral multiple unit administration: IV.Release characteristics in different media.Int J Pharm，1994, 112:241, 百拇医药