基本信息
- 项目名称：
- 蜣螂药渣中壳聚糖、黑色素的回收与利用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本项目利用蜣螂提取多肽后的药渣制备了优质的壳聚糖，经ICP-OES、XRD、IR等表征，发现蜣螂壳聚糖优于市售虾壳聚糖，并对其作为直肠粘附给药系统的凝胶基质与结肠定位释放片的包衣材料进行考察，结果表明，以蜣螂壳聚糖作为粘附性辅料，性能优良，效果较好；同时，回收甲壳素生产中的废弃酸液与废碱液制备黑色素，经红外表征，其结构类似人发黑色素，将其与壳聚糖合用为染发剂，染色效果较好，可行性强。
- 详细介绍：
- 本项目采用酸碱法回收了蜣螂提取多肽后药渣的甲壳素，并制备了壳聚糖，通过红外光谱、X射线衍射、ICP-OES原子发射光谱等的系统表征与成本效益分析，比较了蜣螂壳聚糖与市售虾壳聚糖的优劣，结果蜣螂壳聚糖在残留灰分、粘度、色泽、脱乙酰度、结晶性、重金属和As含量等方面均优于虾壳聚糖，且成本较低，通过对蜣螂壳聚糖作为直肠粘附给药系统的粘附性辅料与利用壳聚糖作为包衣材料制备结肠定位粘附片的研究，发现蜣螂壳聚糖作为药用辅料，性能优良。同时，本项目利用甲壳素制备过程中的废酸液废碱液提取了黑色素，通过紫外光谱、红外光谱等对其进行表征，发现蜣螂黑色素和人头发黑色素的结构类似，因此，进行蜣螂黑色素染发的研究，结果染色效果较好。通过上述蜣螂壳聚糖与黑色素的系统制备与初步应用研究，将为昆虫类资源的综合利用提供理论依据与技术支撑，促进昆虫类中药资源的可持续发展。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本实验收集蜣螂多肽提取后的药渣，先经正交试验得出脱色、脱脂、脱乙酰的最优工艺，制取壳聚糖，并从脱乙酰度、黏度、重金属、含砷量、成本等方面对比市售虾壳聚糖。而后制备蜣螂壳聚糖包衣的多肽结肠定位释放片、壳聚糖直肠凝胶剂的粘附剂。同时，收集甲壳素生产过程中的废弃酸碱液，制备黑色素，利用红外、紫外光谱表征蜣螂黑色素，并与人发黑色素进行比对，开展蜣螂黑色素染发剂的研究。
科学性、先进性及独特之处
- 回收利用蜣螂提多肽后的药渣，为中药药渣的回收利用起示范作用――思路创新；采用XRD、IR、ICP-OES等检测技术对壳聚糖与黑色素进行表征――技术创新；将壳聚糖用作BDDS的粘附性辅料，并将其与黑色素合用作为染发材料――应用创新。为国家自然科学基金（批准号：30902005）后续创新药物的研制奠定基础，为项目成果的应用与转化提供了有力的科学依据与技术支撑。
应用价值和现实意义
- 本课题组充分利用废弃的蜣螂药渣以及甲壳素生产过程中的废弃酸碱液，避免了药渣以及废酸液废碱液直接排入环境造成的污染，真正体现了低碳环保的时代理念。 回收壳聚糖与黑色素，减少了多肽药物的生产成本，其中甲壳素占原药材的15％，黑色素占原药材的17％。经初步估计，每千克药材制备多肽药可增收100余元。 本研究为昆虫药物的综合利用起到了示范作用，将推动昆虫养殖的发展以及昆虫资源的开发。
学术论文摘要
- 蜣螂所含多肽是治疗良性前列腺增生症的有效部位，提取多肽后的药渣若弃去，不仅污染环境，而且浪费资源。前期研究发现，蜣螂药渣中含有大量的甲壳素和黑色素，因此，本项目采用酸碱法回收了蜣螂药渣中的甲壳素，并制备了壳聚糖，通过红外光谱、X射线衍射、ICP-OES等的系统表征与成本效益分析，比较了蜣螂壳聚糖与市售虾壳聚糖的优劣，结果蜣螂壳聚糖在残留灰分、粘度、色泽、脱乙酰度、结晶性、重金属含量等方面优于虾壳聚糖，且成本较低，通过对蜣螂壳聚糖作为粘附给药系统辅料的适宜性的初步考察，发现其性质优良，适合作粘附性辅料。同时，本项目利用甲壳素制备过程中的废酸液废碱液提取了黑色素，通过紫外光谱、红外光谱等对其进行表征，发现蜣螂黑色素和人头发黑色素的结构类似，因此，进行了蜣螂黑色素染发的研究，结果染色效果较好，但工艺有待优化。通过上述蜣螂壳聚糖与黑色素的系统制备与初步应用研究，将为昆虫类资源的综合利用提供理论依据与技术支撑，促进昆虫类中药资源的可持续发展。
获奖情况
- 2011年6月11日第十一届“挑战杯”某省大学生课外学术科技作品竞赛一等奖。
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 车小琼, 孙庆申, 赵 凯.甲壳素和壳聚糖作为天然生物高分子材料的研究进展[J].高分子通报,2008,2:45-49. [2] Kolloas N. Sayrc RM, Zeise L, et al. New trends in photobiology: Photoprotection by melanin [J]. J Photoch Photobiol B,1991,9(2):135-160. [3] 林 霖.乌骨鸡多肽产品质量指标及其黑色素提取和含量测定研究[D]. 南昌大学,2007,5-6. [4] 罗 晔,唐大川,罗海燕.壳聚糖在医药领域的应用研究[J].海峡药学, 2009,21(5):12-17. [5] 张沙艳,胡春霞.毛发中黑色素的提取和利用[J].辽宁师专学报,2003,5(3):95-96. [6] 应 超. 黑色食品中黑色素的研究现状[J].科学教育,2010,16(1):96. [7] 赵肃清,孙远明,蔡燕飞.天然黑色素的研究进展[J].广州食品工业科技,2009,17(3):54-55. [8] 庞景贵,郭金龙.甲壳素的应用范围及开发前景[J].饲料研究,2008, (5):9-13. [9] 朱洪红,吴大洋.蚕蛹甲壳素及其功能性产品开发前景[J].中国蚕业, 2007,78(4):4-7. [10] 王香爱,陈养民,王淑荣.壳聚糖的研究进展及应用[J].应用化工, 2007,36(11):1134-1137.
同类课题研究水平概述
- 1 壳聚糖的研究现状 壳聚糖（Chitosan）是由甲壳素经浓碱水解脱乙酰基后生成的产物，壳聚糖中的自由氨基以及它的高结晶性，使其能溶于酸，而不溶于碱和绝大数有机溶剂。同时壳聚糖无毒、无刺激性，具良好的生物相容性、生物可降解性，以及高的电荷密度，因而被作为一种新型的天然生物材料，广泛应用于医药、化工、饲料、农业、环保和生物技术等各领域，尤其在免疫缓释技术方面的应用引起了人们的极大关注，是一种良好的药物释放载体。 2动物中黑色素的研究现状 目前，国内对动物黑色素的研究主要集中在来自乌骨鸡、蝌蚪、黑泥鳅皮、人体毛发、乌贼墨中的黑色素，这些研究大多局限在对动物黑色素物理性质及一些抗氧化清除自由基性质的研究。昆虫是地球上最大的未被利用的资源，但是针对对昆虫黑色素的研究很少，从昆虫中提取黑色素更是少见。 3蜣螂甲壳素提取过程中黑色素的回收研究现状 昆虫中甲壳素资源越来越得到研究者的重视，目前对蜣螂中甲壳素的提取研究也逐渐兴起。王敦等人以臭蜣螂为材料进行了提取甲壳素和制取壳聚糖的工艺和理化特性研究。但是在提取甲壳素过程中产生的废酸液废碱液都被排入环境造成污染，而且降低了药材利用率，提高了成本。实际上，在废酸液废碱液中存在着大量的蜣螂黑色素，目前国内还没有研究者回收这些黑色素，更没有对蜣螂黑色素研究加以利用实例，造成了很大的浪费。 4天然染发剂的研究现状 目前，市面上流行的染色剂大多是有机合成的偶氮类化合物，具有很大的危害性。而天然染发剂因为无毒、环保等特点已经引起了研究者们的注意，但这些天然染发剂大多局限于植物中天然成分如没食子酸、丹宁酸、苏木精等，也有少量的把动物黑色素应用于天然染发剂的研究，如从毛发中提取黑色素应用于染发剂，具有色泽鲜艳自然、无毒无害、和头发亲和力相近等优点。但是这些染发剂大多成本高，不易于大量生产。昆虫是当今地球上未被利用的最大生物资源，如果能将昆虫黑色素应用于天然染发剂，将会带来巨大的经济效益，体现低碳环保的时代理念。
