羧甲基壳聚糖的含量测定

背景及概述^[1]

羧甲基壳聚糖（CMC）为壳聚糖的羧甲基化衍生物，其极性较强、易溶于水，已广泛用于制药、生物医用材料开发等领域。由于药物中羧甲基壳聚糖含量会直接影响其抗菌、抗感染的临床作用效果，因此对羧甲基壳聚糖进行准确定量显得尤为重要。

含量测定^[1]

1、仪器与试剂

ZDJ-5型库仑滴定仪；三电极系统：铂片工作电极（1cm×2cm，自制）；铂片辅助电极（内部为铂片，1cm×0.8cm，外部套有玻璃管，底部为陶瓷砂芯，自制）；铂片指示电极对为两支铂片电极（1cm×2cm，自制）；FA1004型电子天平；101-3型电热鼓风干燥箱。氮标准溶液：0.50g·L^-1，称取一定量干燥恒重的氯化铵，用水溶解配制，备用。氯化铵为优级纯；溴化钾、氢氧化钾、硫酸钾和硫酸均为分析纯；试验用水为二次纯化水。

2、试验原理

羧甲基壳聚糖经18.4mol·L^-1硫酸溶液消化预处理后，使胺基转化为NH₄⁺。在电解池阳极区通过定量电解产生Br₂，其在碱性溶液中发生歧化反应生成BRO^-后，再与羧甲基壳聚糖消化后产生的NH₄⁺发生氧化还原反应，利用电位突跃指示滴定终点，测定羧甲基壳聚糖含量，相关反应见公式(1)～公式(3)：

3、试验方法

称取0.5g样品，置于干燥凯氏烧瓶内加入硫酸钾后，缓慢滴加18.4mol·L-1硫酸溶液2ml，缓慢加热至溶液呈澄明绿色后，静置冷却，转移至50ml容量瓶中，加入7.5mol·L^-1氢氧化钾溶液12ml，随后加水定容，摇匀备用。向含有1.5mol·L^-1溴化钾溶液（pH8.6）的电解池中，加入上述样品溶液1ml，搅拌5min后，依次放入铂片工作电极和铂片指示电极，连接库仑滴定仪，设定恒电流强度为25.00mA，利用电位突跃指示终点，按下列公式计算样品中羧甲基壳聚糖含量：

式中：ωN为样品中氮含量，mg·g^-1；I为电解电流强度，mA；t为样品溶液电解至终点时间，s；２/３为反应系数；Z为转移的电子数，2；F为法拉第常数，96500；MN为氮原子摩尔质量，14 g^-1·mg；m为样品质量，g；ωH₂O为样品中水分含量，%；D为稀释倍数；M为羧甲基壳聚糖平均相对分子质量；DS为样品取代度，%；DD为样品脱乙酰度，%；ωCMC为样品中羧甲基壳聚糖含量，%。

生物活性研究^[2-3]

姚亦天等人研究了羧甲基壳聚糖对铀的促排及肠道菌群的影响。通过考察试验用小鼠体质量、肝肾中铀含量及肠道菌群数量等指标的变化,研究羧甲基壳聚糖对染铀小鼠的解毒效果。将48只小鼠分为空白组、中毒组、试验组。前2周,空白组腹腔注射生理盐水,中毒组、试验组腹腔注射0.2mg/mL铀溶液;后2周,空白组、中毒组灌胃生理盐水,试验组灌胃羧甲基壳聚糖。每天观察小鼠体质量变化;每2～3d收集一次鼠便,观察其主要肠道菌群变化;每周解剖一批小鼠,测定其肝肾中铀含量。结果表明:腹腔注射铀溶液后2周内,中毒组和试验组的小鼠体质量均下降明显,肠道菌群无显著变化,肾、肝脏中铀含量有显著变化;灌胃羧甲基壳聚糖后,小鼠体质量得到良好恢复,肠道中乳杆菌菌群明显增加,羧甲基壳聚糖与铀形成螯合物并起到了解毒作用。

李卓航等人基于模式动物秀丽线虫探究了羧甲基壳聚糖的抗衰老能力。方法：检测羧甲基壳聚糖处理前后，秀丽虫寿命、运动能力、吞咽频率以及排泄周期四个指标的变化。同时，测定过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活力，判断羧甲基壳聚糖线虫体内的抗氧化的能力。结果：500和1000 mg/L羧甲基壳聚糖分别能显著（P＜0.05）和极显著（P＜0.01）延长秀丽线虫的寿命，而500 mg/L能够极显著（P＜0.01）提高秀丽线虫运动能力活跃度，加速咽泵运动，缩短排泄周期。同时，100、500和1000 mg/L羧甲基壳聚糖均能极显著（P＜0.01）提高秀丽线虫过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活力。结论：结合所有检测指标，500 mg/L的羧甲基壳聚糖抗衰老作用显著，具有抗氧化、抗衰老研究的应用前景。

参考文献

[1]谷雪贤.库仑滴定法测定羧甲基壳聚糖的含量[J].理化检验(化学分册),2019,55(09):1073-1075.

[2]姚亦天,吴梓茹,欧阳杰,张晓燕,李仁艳,李昊,潘媛媛,黄德娟.羧甲基壳聚糖对铀的促排及肠道菌群的影响[J].湿法冶金,2020,39(01):80-84.

[3]李卓航,杨敏,张锋伦,龚祝南,马世宏,束成杰.羧甲基壳聚糖在秀丽线虫体内的抗衰老作用[J/OL].食品工业科技:1-8[2020-06-12].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1759.TS.20200413.0928.002.html.