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1、化妆品原料制取工艺综述论文透明质酸制取工艺 学院：化工学院 班级：化工112班 姓名：苏杨 学号：2011012073摘要： 保湿剂，是一类能从潮湿空气中吸收水分的吸湿性物质。常见的保湿剂分为。多元醇类保湿剂、透明质酸保湿剂、皮洛烷酮羧羧酸钠、神经酰氨类保湿剂、酰胺类保湿剂、葡萄糖酯类保湿剂、以及胶原蛋白类保湿剂。本工艺旨在生产透明质酸保湿剂。透明质酸(HA)，学名D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺组成的双糖单位玻尿酸（Hyaluronan），又称糖醛酸，基本结构是由两个双糖单位D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺组成的大型多糖类。与其它粘多糖不同，它不含硫。它的透明质分子能携带500倍以上的水分，为当
2、今所公认的最佳保湿成分。hyaluronan; HA; beta-D-glucopyranuronosyl-(1-3)-(3xi)-2-(acetylamino)-2-deoxy-beta-D-ribo-hexopyranosyl-(1-4)-beta-D-glucopyranuronosyl-(1-3)-(3xi)-2-(acetylamino)-2-deoxy-beta-D-ribo-hexopyranose; beta-D-glucopyranose, O-beta-D-glucopyranuronosyl-(1-3)-O-2-(acetylamino)-2-deoxy-beta-D-g
3、lucopyranosyl-(1-4)-O-beta-D-glucopyranuronosyl-(1-3)-2-(acetylamino)-2-deoxy-, monosodium salt; sodium (2S,3S,4R,5R,6R)-3-(2S,3R,5S,6R)-3-(acetylamino)-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)tetrahydro-2H-pyran-2-yloxy-4,5,6-trihydroxytetrahydro-2H-pyran-2-carboxylate (non-preferred name); (3S,4R,5R,6R)-3-(2S,
4、3R,5S,6R)-3-acetamido-4-(2S,3R,4S,6S)-6-carboxy-3,4,5-trihydroxy-tetrahydropyran-2-yloxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)tetrahydropyran-2-yloxy-6-(3R,4R,5S,6R)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)tetrahydropyran-4-yloxy-4,5-dihydroxy-tetrahydropyran-2-carboxylic acidCAS:9004-61-9EINECS:232-678-0关
5、键词：透明质酸、保湿、聚合物、功效、含水量、保湿效果、保水性、液体、精细化工、工艺及其原理、安全性。一、 HA保湿原理及功效透明质酸 (Hyaluronic acid，简称HA) ，由双糖单位 “葡萄醛酸 -N- 乙酰氨基葡萄糖” 组成的直链高分子多醣，是一种肌体组织中自然存在的物质。具有极佳的补水功效，是当今文献公认之最佳保湿产品，是目前美容护肤行业中最有名的保湿成份之一。透明质酸锁水性超强，被称为自然界中最佳的锁水因子。HA具有优良的保水作用和润滑作用，主要用于各类护肤膏霜和乳类化妆品中。可是化妆品对皮肤有滋润作用，皮肤富有弹性，光滑，沿延缓皮肤衰老。透明质酸是高档的化妆品添加剂，也是目前
6、化妆品中使用的最佳性能的保湿剂。建议用料质量分数为0.1%左右。HA广泛存在于人和动物体内是细胞的基质，只要品质纯正，在化妆品中使用是很安全的，无任何刺激性和毒性。随着人们年龄的增长及营养、日照、环境等因素的影响，人体合成透明 质酸（玻尿酸）HA的能力逐渐下降，皮肤中透明质酸（玻尿酸）HA的含量会逐渐降低，人在胚胎时期体内透明质酸（玻尿酸）HA含量最高，出生后逐渐减少。如果把20岁的人体内的透明质酸（玻尿酸）HA相对含量定位100%，则30、50、60岁时分别下降为65%、45%、25%。当皮肤中的透明质酸（玻尿酸）HA含量低于某一水平时，皮肤表层的含水量会逐渐降低，造成角质层老化，皮肤就显得
7、粗糙，出现皱纹，失去弹性，显得衰老。人体皮肤表层（角质层）水分含量约占1530%，低于或高于此值均使人不适，具有燥感或腻感，长期如此，会使皮肤干裂或水肿，从而使皮肤失去弹性，粗糙老化。而透明质酸（玻尿酸）HA作用于皮肤内部调理后，可在不同环境中自动调节，始终维持皮肤水分在2530%，保持皮肤的湿润、清爽，使皮肤更富有弹性，起到抗皱防皱、延缓人全皮肤衰老、美容养颜的作用。透明质酸是人体真皮层的其中一种成份，具备保持水份的能力，份量更高达其本身重量的100倍，使用含有透明质酸HA的保养品，可以改善干燥和已出现皱纹的肌肤，使其恢复原有的光滑和弹性。大分子透明质酸（分子量范围1 800 0002200
8、 000）可在皮肤表面形成一层透气的薄膜，使皮肤光滑湿润，并可阻隔外来细菌、灰尘、紫外线的侵入，保护皮肤免受侵害；中分子透明质酸（分子量范围1 000 0001 800 000）可以紧致肌肤，长久保湿；小分子透明质酸（分子量范围400 0001 000 000）能渗入真皮，具有轻微扩张毛细血管，增加血液循环、改善中间代谢、促进皮肤营养吸收作用，具有较强的消皱功能，可增加皮肤弹性，延缓皮肤衰老。衡量一个好的护肤品是以含有三种不同分子量的透明质酸成分为衡量标准的，只含有单一分子量透明质酸成分的护肤品作用有限，并不能发挥透明质酸的最佳护肤功效。透明质酸还能促进表皮细胞的增殖和分化、清除氧自由基，可预
9、防和修复皮肤损伤。透明质酸的水溶液具有很高的粘度，可使水相增稠；与油相乳化后的膏体均匀细腻，具有稳定乳化作用。透明质酸是高档化妆品最好的天然保湿成分，它相容性好，几乎可以添加到任何美容化妆品中，广泛用于膏霜、乳液、化妆水、精华素、洗面奶、浴液、洗发扩发剂、摩丝、唇膏等化妆品中，一般添加量为0050.5%。二、HA生产的现在组织提取法的上述缺点限制了HA的应用，为了提高HA的产量和质量，降低生产成本，科学家开始寻找新的方法。早在1937年，Kendall等就发现链球菌可以产生HA。但以工业化生产为目的的发酵HA的研究始于20世纪80年代初期。经过筛选的菌种接种到种子罐中，然后移种到发酵罐中进行发
10、酵培养，从发酵液分离纯化得HA。我国发酵法生产HA起步比较晚，利用现有资源玉米淀粉为原料，经糖化后制取粗葡萄糖液为发酵液，2.3吨左右的玉米淀粉，产量可以达到30kg计算，综合成本为1万元/公斤。发酵法生产HA具有产量不受动物原料资源限制，成本降低，分离纯化工艺简捷，易于规模化生产等优点。三、HA生产工艺简介HA的生产工艺主要分为三大类,以动物组织为原料的提取法、细菌发酵法和化学合成法。几乎所有的动物组织中均含有HA，只是含量不同，能够用于生产的原料主要为鸡冠和人脐带。透明质酸的生产工艺介绍了企业制造产品的总体流程的方法,包括工艺过程、工艺参数，工艺配方和工艺设备等。介绍工艺过程中的化工生产原
11、料及主要化工产品，分析生产过程中常见工艺问题和技术要领，作为提供经济效益的基础保证，分析新工艺和传统工艺的性价比，随着环境优化的愈发明显，生产工艺中的三废处理也凸显重要，报告中会根据不同的污染源进行设计排污流程（如下废气处理方法汇总）。脱臭方法 脱臭原理 适用范围 优点 缺点 1、掩蔽法 采用更强烈的芳香气味与臭气掺和，以掩蔽臭气，使之能被人接收 适用于需立即地、暂时地消除低浓度恶臭气体影响的场合，恶臭强度2.5左右，无组织排放源 可尽快消除恶臭影响，灵活性大，费用低 恶臭成分并没有被去除 2、稀释扩散法 将有臭味地气体通过烟囱排至大气，或用无臭空气稀释，降低恶臭物质浓度以减少臭味 适用于处理
12、中、低浓度的有组织排放的恶臭气体 费用低 设备简单 易受气象条件限制，恶臭物质依然存在 3、热力燃烧法 在高温下恶臭物质与燃料气充分混和，实现完全燃烧 适用于处理高浓度、小气量的可燃性气体 净化效率高，恶臭物质被彻底氧化分解 设备易腐蚀，消耗燃料，处理成本高，易形成二次污染 4、催化燃烧法 5、水吸收法 利用臭气中某些物质易溶于水的特性，使臭气成分直接与水接触，从而溶解于水达到脱臭目的 水溶性、有组织排放源的恶臭气体 工艺简单，管理方便，设备运转费用低 产生二次污染，需对洗涤液进行处理；净化效率低，应与其他技术联合使用，对硫醇，脂肪酸等处理效果差 6、药液吸收法 利用臭气中某些物质和药液产生化
13、学反应的特性，去除某些臭气成分 适用于处理大气量、高中浓度的臭气 能够有针对性处理某些臭气成分，工艺较成熟 净化效率不高，消耗吸收剂，易形成而二次污染 7、吸附法 利用吸附剂的吸附功能使恶臭物质由气相转移至固相 适用于处理低浓度，高净化要求的恶臭气体 净化效率很高，可以处理多组分恶臭气体 吸附剂费用昂贵，再生较困难，要求待处理的恶臭气体有较低的温度和含尘量 8、生物滤池式脱臭法 恶臭气体经过去尘增湿或降温等预处理工艺后，从滤床底部由下向上穿过由滤料组成的滤床，恶臭气体由气相转移至水微生物混和相，通过固着于滤料上的微生物代谢作用而被分解掉 目前研究最多，工艺最成熟，在实际中也最常用的生物脱臭方法
14、。又可细分为土壤脱臭法、堆肥脱臭法、泥炭脱臭法等。 处理费用低 占地面积大，填料需定期更换，脱臭过程不易控制，运行一段时间后容易出现问题，对疏水性和难生物降解物质的处理还存在较大难度。 9、生物滴滤池式 原理同生物滤池式类似，不过使用的滤料是诸如聚透明质酸小球、陶瓷、木炭、塑料等不能提供营养物的惰性材料。 只有针对某些恶臭物质而降解的微生物附着在填料上，而不会出现生物滤池中混和微生物群同时消耗滤料有机质的情况 池内微生物数量大，能承受比生物滤池大的污染负荷，惰性滤料可以不用更换，造成压力损失小，而且操作条件极易控制 需不断投加营养物质，而且操作复杂，使得其应用受到限制 10、洗涤式活性污泥脱臭
15、法 将恶臭物质和含悬浮物泥浆的混和液充分接触，使之在吸收器中从臭气中去除掉，洗涤液再送到反应器中，通过悬浮生长的微生物代谢活动降解溶解的恶臭物质 有较大的适用范围 可以处理大气量的臭气，同时操作条件易于控制，占地面积小 设备费用大，操作复杂而且需要投加营养物质 11、曝气式活性污泥脱臭法 将恶臭物质以曝气形式分散到含活性污泥的混和液中，通过悬浮生长的微生物降解恶臭物质 适用范围广，目前日本已用于粪便处理场、污水处理厂的臭气处理 活性污泥经过驯化后，对不超过极限负荷量的恶臭成分，去除率可达99.5%以上。 受到曝气强度的限制，该法的应用还有一定局限 12、三相多介质催化氧化工艺 反应塔内装填特制
16、的固态复合填料，填料内部复配多介质催化剂。当恶臭气体在引风机的作用下穿过填料层，与通过特制喷嘴呈发散雾状喷出的液相复配氧化剂在固相填料表面充分接触，并在多介质催化剂的催化作用下，恶臭气体中的污染因子被充分分解。 适用范围广，尤其适用于处理大气量、中高浓度的废气，对疏水性污染物质有很好的去除率。 占地小，投资低，运行成本低；管理方便，即开即用；耐冲击负荷，不易污染物浓度及温度变化影响。 需消耗一定量的药剂 13、低温等离子体技术 介质阻挡放电过程中，等离子体内部产生富含极高化学活性的粒子，如电子、离子、自由基和激发态分子等。废气中的污染物质与这些具有较高能量的活性基团发生反应，最终转化为CO2和
17、H2O等物质，从而达到净化废气的目的。 适用范围广，净化效率高，尤其适用于其它方法难以处理的多组分恶臭气体，如化工、医药等行业。 电子能量高，几乎可以和所有的恶臭气体分子作用；运行费用低；反应快，设备启动、停止十分迅速，随用随开。 一次性投资较高。 四、以雄鸡冠为原料的生产工艺4.1 工艺过程冻鸡冠解冻后，用绞肉机绞碎，加适量水用胶体磨磨成糊状，按每1kg鸡冠加水8L，加氯化钠80g，搅拌加热至90，保温10min，冷却至50，用1mol/L氢氧化钠液调pH8.59.0，加入适量胰酶，4550保温酶解5h7h，酶解过程中维持pH8.59.0。将酶解提取液用滤布加硅藻土加压过滤，得澄清滤液。取滤
18、液，调pH6.06.5，将滤液加到3倍体积的95%乙醇中，反复倾倒3次，待纤维状沉淀充分上浮后，取出沉淀，用适量乙醇脱水35次，真空干燥，得HA中间品。将HA中间品溶于0.1mol/L氯化钠溶液中，溶解浓度为0.3%，溶解过程中加少量氯仿防腐。溶解后，调pH4.55.0，加入等体积的氯仿搅拌处理2次，静置分出水相。将水相用稀氢氧化钠溶液调pH7.5，加入适量链霉蛋白酶，37酶解24h。酶解结束后，向酶解液中加入同体积的1%氯化十六烷基吡啶（CPC）溶液，静置，收集HA-CPC络合沉淀。将HA-CPC络合沉淀加入0.4mol/L氯化钠溶液中，搅拌解离5h10h。解离液先用硅藻土过滤至清，再用0.
19、2m微孔滤膜精滤。将滤液加至3倍体积的95%乙醇中，反复倾倒3次，取出纤维状HA沉淀，脱水，真空干燥，得药用HA精品。4.2工艺说明与讨论鸡冠绞碎后用胶体磨处理时，注意不要磨得太细，以减少机械剪切力对HA的降解。磨成糊状后，酶解和提取同时进行，提取效率高。提取时，在水中加入1%的氯化钠。加热至90可对原料有一定灭菌作用，并使蛋白质热变性，易被蛋白酶水解。所用的蛋白水解酶为胰酶、木瓜蛋白酶、链霉蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶等。公鸡冠中的HA与蛋白质以结合状态存在，酶解的另一重要作用是切断HA与蛋白质分子的结合。提取和酶解时，应注意防腐。醇沉淀是分离提纯HA、肝素、硫酸软骨素等最常用的方法之一，
20、在制备过程中，可多次重复使用，类似于重结晶的作用。在从水溶液中用甲醇或乙醇沉淀HA或其它黏多糖时，必须有盐的存在，一般为1%左右的氯化钠。沉淀形态有纤维状和无定型粉末状两种形态，纤维状HA容易制备，形态疏松，易于脱水和真空干燥，缺点是使用时，溶解速度慢。制备无定型粉末状沉淀，需控制料液的盐浓度、料液和乙醇的混合速度及搅拌速度等诸多因素，工艺较复杂，但粉末状HA溶解速度快，使用方便。第一次乙醇沉淀、脱水、真空干燥所得HA产品，可作为化妆品用保湿剂。进行进一步精制时，可以使用干燥的产品，也可使用乙醇沉淀后未干燥的产品，这样可以缩短生产周期。氯仿可使蛋白变性沉淀，利用此作用可除去一部分蛋白质杂质。氯
21、仿处理的另一个重要的作用，是除去致炎物质。可反复多次进行氯仿处理。CPC络合沉淀与解离步骤是分离提纯酸性黏多糖常用的方法之一，特点是纯化效率高、回收率高，可以从很低浓度的溶液中将HA或其它酸性黏多糖沉淀出来。在低盐浓度下，HA与CPC络合沉淀，在高盐浓度下，HA-CPC络合物解离溶解。利用这一性质，可除去不能与CPC络合并沉淀的杂质。HA在干燥之前要充分脱水，否则有机溶剂挥发后，残存的水分过多，会导致被干燥的产品黏结，不易于干燥，干燥时间延长，干燥后产品变硬、变黄。脱水所用的溶剂为95%乙醇、无水乙醇、丙酮等。丙酮的沸点低，用丙酮脱水易于干燥，但干燥后的产品带有特殊气味。干燥的产品量较少时，可
22、采用静止状态下，加五氧化二磷进行常温真空干燥；产品量较多时，可采用动态的真空干燥。从雄鸡冠提取HA，产品的Mr和收率与鸡的品种及生长期有很大的关系。生长期在一年以上的雄鸡，尤其鸡冠较大的，产品的Mr可达2106，HA中间品的收率以鸡冠湿重计在1%左右，从中间品到药用精品的纯化收率为50%70%。药用精品的纯度以葡糖醛酸计可达46%以上（纯HA的葡糖醛酸含量为48.37%），蛋白质含量低于0.1%。目前国际上提取的注射级HA的质量水平为：葡糖醛酸含量大于46%，Mr大于1.5106，蛋白质含量小于0.1%，内毒素含量小于0.2EU/mg。五、工艺评价该工艺为较为“古老”的工艺，早在上世纪70年代
23、就已形成，理论较为简单成熟由于所提取的透明质酸来自于生物体，故对人体有较好的亲和作用，保湿护肤品加工成型后皮感舒适，无任何刺激，符合高档护肤品生产要求。参考文献：1、石下真人纯度向上酸制造法公开特许 公报，昭60-149601，1985 2、沈渤江，张天民医药工业，1986，（7）：2913、吴可克功能性化妆品，20064、黄玉媛、陈立志、刘汉金、杨兴明化妆品配方5、刘伟、张怀亮皮肤科学与化妆品功效评价6、董银卯化妆品配方工艺手册7、平，王春喜，崔大鹏日用化学工业，1994，（2）：47 8、平，王春喜，凌沛学，等中国生化药物杂志，1998，19（4）2099.NmrodA,GreenmanB,KannerD,etalMethodofproducinghighmolecularweightsodiumhyaluronatebyfermentationofstreptococcusUSP4,780,414,1988