胃腸黏膜製劑主要以天然動物內髒中的小腸為原料,通過酶解、激活、結晶及幹燥加工而成,用以改善因腸道菌群失調所致的急、慢性腹瀉症狀,糾正腸道菌群紊亂、維持腸道微生態平衡,從而保護、強固胃腸黏膜屏障的生化製品,主要包括胃蛋白酶、胃膜素等。
一、胃蛋白酶
胃蛋白酶(Pepsin EC 3.4.4.1)是動物胃液中最主要的蛋白酶。它以酶原的形式存在於胃底的主細胞中。
藥用胃蛋白酶是胃液中多種蛋白水解酶的混合物,含有胃蛋白酶、組織蛋白酶、膠原蛋白酶等。主要用作助消化劑,常用於治療缺乏胃蛋白酶或消化機能減退引起的消化不良、食欲不振等。
(一)性質和結構
藥用胃蛋白酶為粗酶製劑,外觀為淡黃色粉末,有肉類特殊氣味及微酸味,吸濕性強,易溶於水,水溶液呈酸性反應。難溶於乙醇、氯仿、乙醚等有機溶劑中。
胃蛋白酶結晶呈針狀或板狀,經電泳可分出四個組分。其組成元素除N、C、H、O、S外還有P、Cl,相對分子質量為34500,等電點為pH 1.0,最適pH 1.5~2.0(1.8)。結晶胃蛋白酶溶於70%乙醇和pH 4.0的20%乙醇中,但在pH 1.8~2.0時則不溶解。在冷的磺基水楊酸中不沉澱,加熱後才產生沉澱。
幹燥胃蛋白酶較穩定,100℃加熱10min不破壞。在水中,於70℃以上或pH 6.2以上開始失活,pH 8.0以上則呈不可逆的失活。在酸性溶液中較穩定,但在2mol/L以上的HCl中也會慢慢失活。胃蛋白酶原在體內受HCl和自身催化後激活成胃蛋白酶。激活時,酶原分子分成7個肽段。其中生成一個酶分子,另外有5個平均分子質量1000u的肽(10肽)及一個分子質量為3100u的抑製多肽。pH>5.4時,這個抑製多肽與酶相結合,酶活性即受抑製,降低pH時則與酶分開,酶活力獲得恢複。
胃蛋白酶對多數天然蛋白底物包括角蛋白、黏蛋白、絲蛋白、精蛋白等都能水解。尤其對兩個相鄰芳香族氨基酸的肽鍵最為敏感,胃蛋白酶對蛋白質水解不徹底,其產物為腖、肽和氨基酸。胃蛋白酶的最適溫度為37~40℃。生產上用作催化劑時常選用45℃,藥典規定在50~52℃測定胃蛋白酶活力。
(二)加工工藝
1.工藝流程
2.工藝要點
(1)激活提取在夾層鍋中預先加水100kg及化學純鹽酸3600~4000mL,攪勻,加熱至50℃時,在攪拌下加入200kg胃黏膜,快速攪拌使酸度均勻,保持在45~48℃消化3~4h,用紗布過濾除去未消化的組織蛋白。
(2)脫脂、分層濾液降溫至30℃以下,加入15%~20%氯仿或乙醚,攪勻後轉入沉澱脫脂器內,靜置24~48h(氯仿在室溫脫脂,乙醚在30℃以下脫脂)。
(3)幹燥分取脫脂後的消化液,在40℃以下真空濃縮幹燥,或不經濃縮直接攤板熱風幹燥或用離心噴霧幹燥。幹品球磨至80~100目細粉,即為胃蛋白酶原粉。
3.說明與討論
(1)原料的選擇與處理胃蛋白酶原主要存在於胃黏膜基底部,因此,采集原料時,所取部位和剝取黏膜直徑大小與收率有關。一般以剝取直徑10cm、深2.3mm的胃基底部黏膜最適宜,每隻豬胃平均剝取黏膜約100g。冷凍胃黏膜用水淋解凍會使部分黏膜流失,影響收率,用自然解凍法可保持收率。
(2)激活條件優選對激活條件中加鹽酸量、溫度及時間三個因素進行優選的結果是:每千克豬胃黏膜加鹽酸19.4mL,溫度46~47℃,消化時間2.5~3h;或加鹽酸18mL,溫度46~47℃,消化2.5~3h,都可以得到較好的活力與收率。
(3)胃酶脫脂劑常用的脫脂劑有乙醚、氯仿、四氯化碳三種。四氯化碳毒性太大,不宜采用。乙醚脫脂溫度需控製在28~30℃,放置24~30h,分層清楚。氯仿脫脂,沉澱放置時間比乙醚長,有時長達3d。乙醚脫脂的收率也比氯仿高。
(4)胃蛋白酶與胃膜素聯產品加工胃蛋白酶與胃膜素聯產品加工見本節“二、胃膜素”。在胃黏膜消化、提取、脫脂、分層、濃縮及60%丙酮沉澱分離胃膜素後,再從母液中,邊攪拌邊繼續加入冷丙酮,至相對密度約為0.91,即有淡黃色的胃蛋白酶沉出。靜置過夜後,虹吸去除上清液。沉澱於60~70℃真空幹燥,即為胃蛋白酶原粉。
4.結晶胃蛋白酶的製備
普通藥用胃蛋白酶原粉,溶於20%乙醇中,加H2SO4調pH 3.0,移至冰箱,5℃放置20h後過濾,加MgSO4至飽和進行鹽析。鹽析物再於pH 3.8~4.0乙醇中溶解。過濾,濾液用H2SO4調pH 1.8~2.0即析出針狀結晶。沉澱再次溶於20%pH 4.0的乙醇中,過濾,濾液用H2SO4調pH 1.8,在20℃放置,可得板狀或針狀結晶。
(三)說明和討論
①Glick曾用微量組織化學方法研究了胃蛋白酶在豬胃不同部位的分布,其活力最大的區域為胃基底部直徑10cm左右的黏膜,不宜剝得過大。如目的以提取胃膜素為主,則可采取全胃黏膜,以增加原料供應。
②單產工藝中消化時,有的也加入少量氯仿防腐,因不分層,無脫脂作用。聯產工藝用較多氯仿進行處理並分層,使雜蛋白沉澱析出,所以氯仿作用不隻是脫脂。也可用原料量20%的乙醚進行脫脂和分層,分層後,取下層清液進行減壓濃縮。
③單產工藝收率較高,聯產工藝收率較低但純度較高。
(四)胃蛋白酶質量標準與檢驗方法
1.質量標準
胃蛋白酶係藥典收載藥品,參考《中國藥典》2005年版第二部第389頁及附錄ⅧL規定,按規定每克中含胃蛋白酶活力不得少於3800單位。在100℃幹燥4h,減失重量不得超過5.0%。
2.檢驗方法
參照《中國藥典》2005年版第二部第389頁及附錄ⅣA的方法進行檢測。
二、胃膜素
(一)概述
胃膜素是從豬胃黏膜中提取的一種以黏蛋白為主要成分的藥物。所謂黏蛋白是一類組成結構比較複雜的結合蛋白質,它們主要存在於關節滑液、腦脊髓液、血漿、結締組織,特別是胃腸道中。黏蛋白中的氨基己糖含量較高,總糖量一般也較高,常超過20%,並有較大的波動範圍。它們的分子質量很大,其蛋白質部分的一級結構尚不清楚,也不存在嚴密的空間結構和活性基團。這些黏蛋白本身很可能就是由各種成分構成的混合物或者是聚合體。
胃腸道黏蛋白種類極多,從胃黏液中分離出來的一種黏蛋白分子質量高達2×106u;從豬十二指腸中分離出一種,其分子質量為1.5×106u。
胃膜素遇熱不凝固,在溶液中能被60%以上乙醇或丙酮沉澱。胃膜素與酸較長時間作用,能分解成各種蛋白質和多糖組分。其多糖組分含葡萄糖醛酸、甘露糖、乙酰氨基葡萄糖和乙酰氨基半乳糖。氨基己糖的總量為5%~8%。胃膜素的等電點為3.3~5.0。
(二)加工工藝
胃膜素是從豬胃黏膜經胃蛋白酶和鹽酸消化後的上層液中為60%左右的乙醇所沉澱的組分。目前生產胃膜素的工藝有兩種,一法是取胃黏膜的鹽酸消化液,以乙醇沉澱分離而製得,稱單產工藝;另一方法是將胃黏膜的鹽酸消化液經氯仿分層後,取上清液,用丙酮(或乙醇)分級沉澱,製備胃膜素和胃蛋白酶,稱聯產工藝,見胃蛋白酶內容。
1.胃膜素單產工藝
(1)工藝流程
(2)工藝要點
①消化:絞碎的胃黏膜稱重,投入耐酸的夾層鍋中,在不斷攪拌下加入鹽酸,每100kg胃黏膜加鹽酸1800mL左右,使pH為3.0~3.5,保持溫度40~45℃消化約4h。經常檢查和校正溫度,待消化至呈半透明的漿液時停止。漿液用雙層紗布過濾,除去未消化完全的粗塊及其他雜質,用0.5g/mL NaOH調pH為4.0~5.0。
②乙醇沉澱:在不斷攪拌下,加入80%以上的乙醇,使含醇量為65%~70%,在0~5℃靜置約12h。收集沉澱,盡量壓幹。根據濕重加2~3倍60%~70%乙醇,充分混合均勻,洗滌1~2次,沉澱壓幹,將壓幹的沉澱搓碎,在70℃左右幹燥。
③脫脂、幹燥:將烘幹的胃膜素半成品裝袋,用乙醚脫脂直至完全,充分揮發去乙醚後在50℃烘幹,含水量應在3%以下。
④粉碎:粉碎,過80目篩。保存和包裝時應注意幹燥和密閉。
2.胃膜素和胃蛋白酶聯產工藝
(1)工藝流程(2)工藝要點
①消化:胃黏膜200kg加水120kg,攪拌均勻,緩緩加入工業鹽酸7L左右,使pH為2.5~3.0,保溫45~50℃,消化約3h。
②脫脂、分層:消化液冷卻至30℃以下,加氯仿16kg,充分攪勻,室溫靜置48h以上。
③減壓濃縮:將上清液吸入減壓濃縮罐中,於35℃以下濃縮至原體積的1/3(25℃時相對密度為1.15左右),得濃縮液,預冷至5℃以下。下層殘渣回收氯仿。
④胃膜素的分離:冷卻5℃以下的濃縮液在攪拌下緩緩加入預冷至5℃以下的丙酮,至相對密度約為0.97,即有白色長絲狀的沉澱物析出。5℃以下靜置20h,濾取沉澱物,以適量60%的冷丙酮洗滌兩次,繼用70%冷丙酮浸洗一次,真空幹燥,即得胃膜素。
⑤母液按開始介紹的方法製取胃蛋白酶。
(3)說明與討論
①影響收率的主要因素之一,是丙酮對蛋白質的變性作用,所以分段沉澱時濃縮液與丙酮都要預冷至5℃以下,並在5℃以下靜置分離。用丙酮沉澱胃蛋白酶時,酶活力與沉澱時的pH關係甚大,實驗發現胃蛋白酶能稍溶於丙酮中,當溶液pH為1.08時,丙酮中沉出的胃蛋白酶的活力幾乎完全喪失,也不能溶於9g/L氯化鈉溶液中。pH 2.5時,即使與丙酮接觸48h,活力也不變。pH 3.6~4.7的情況與pH 2.5基本相同。pH 5.4的溶液與丙酮接觸15h以上,活力開始下降,越接近中性,酶活力下降越快。