殼聚糖衍生物的制備及其抑菌性研究.pdf

1、殼聚糖(Chitosan,CS)是甲殼素(Chitin,CH)脫乙酰的產(chǎn)物。研究表明,CS具有廣譜的抗菌性能,可研制開發(fā)成一種安全的食品生物防腐劑,但是較高分子量(Molecular weight,Mw)的CS一般只能溶解于有機(jī)酸和部分稀的無機(jī)酸中,嚴(yán)重制約了其應(yīng)用范圍。為改善CS的溶解性,眾多科技工作者致力于水溶性CS衍生物的研制開發(fā),但就目前水溶性CS衍生物的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀看,真正能用于產(chǎn)業(yè)化的制備工藝卻不多,且存在或產(chǎn)物穩(wěn)定性差、

2、或收率不高、或反應(yīng)時(shí)間過長、或工藝復(fù)雜等缺陷,因此,探究可行的CS水溶性衍生物的制備工藝,并采用合適的手段評(píng)價(jià)其抑菌性能是當(dāng)前水溶性CS衍生物研究的熱點(diǎn)。
　　 以Mw1800kDa、脫乙酰度(Degree of deacetylation,DD)86％的CS為原料,采用醇酸降解法得到三種不同Mw(1180KDa、260KDa、94KDa)的CS。在降解過程中,隨時(shí)間延長CS的Mw降低,而DD無明顯變化(DD86±0.5％)。D

3、D值及FTIR分析表明,CS在降解過程中,只有糖苷鍵發(fā)生了斷裂,而酰胺鍵并未受影響,原料具有穩(wěn)定的可靠性。
　　 采用先溶脹后經(jīng)界面修飾的改進(jìn)CS乙酸鹽(Chiotsan acetate,CA)制備工藝制得到三種不同Mw的CA(CAa、CAb、CAc)。新制的CA為淡黃色粉末,易溶解于水和酸性溶液,堿性溶液中難溶。其1％(w/v)水溶液的OD420約為0.022,pH為4.91～5.01。不同Mw的CA的投入/產(chǎn)出比分別達(dá)到5:

4、9(CAa)、5:8(CAb)、5:8(CAc)。采用自創(chuàng)的產(chǎn)品結(jié)合度測(cè)定方法,測(cè)得CA的結(jié)合度分別為:39.6±1.2％(CAa)、38.5±1.5％(CAb)、39.6±1.1％(CAc)。FTIR檢測(cè)表明,CA是CS與HAc結(jié)合的離子化合物,具有-NH3+,RCOO結(jié)構(gòu)。用鋁箔袋熱合封裝放置于室溫下保存180d后,CA的各項(xiàng)指標(biāo)均接近于新制備的CA。
　　 以三種不同Mw(CSa:1180KDa、CSb:260KDa、CS

5、c:94KDa)的CS為原料,采用優(yōu)化的CS季銨鹽(Hydroxypropyl Trimethyl ammonium chloridechitosan,HACC)制備工藝,制得三種HACC(HACCa、HACCb、HACCc)。FTIR圖譜上在1490cm-1處出現(xiàn)了新吸收峰,表明在N上引入了EPTAC基團(tuán)。HACC是CS與2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(Epoxy propyl trimethyl ammonium chloride,E

6、PTAC)共價(jià)結(jié)合的化合物,具有-NH2·RN+(CH3)3C1-結(jié)構(gòu)。新制HACC為淡黃色粉末,在酸性、中性和堿性溶液中均可溶,其1％(w/v)的水溶液的pH為6.60～6.71,OD420約為0.09。采用改進(jìn)工藝后制備的HACC投入/產(chǎn)出比分別是30:59(HACCa)、15:29(HACCb)、15:29(HACCc);取代度分別為:91.3±0.2％(HACCa)、91.7±0.3％(HACCb)、91.6±0.2％(HACC

7、c)。用鋁箔袋熱合封裝,室溫保存180d。HACC各項(xiàng)指標(biāo)均接近新制的HACC。
　　 采用比濁法和平板涂布法分別測(cè)定CA和HACC對(duì)E.coli和S.aureus生長的抑制作用。在比濁法抑菌作用測(cè)定中:相同Mw的CA和HACC,伴隨濃度升高,抑菌作用均顯示出增強(qiáng)趨勢(shì):當(dāng)CA和HACC濃度低于0.05％(w/v)時(shí),抑菌效果不明顯;當(dāng)濃度達(dá)到0.1％(w/v)時(shí),CA和HACC均顯示出較強(qiáng)的抑菌作用。經(jīng)過抑菌作用評(píng)估,在相同的濃

8、度下,兩種CS衍生物對(duì)S.aureu的抑制性均強(qiáng)于對(duì)E.coli的抑制性;HACC則顯示出比CA更明顯的抑菌作用。另外,根據(jù)本實(shí)驗(yàn),不同Mw的CA和HACC對(duì)E.coli的抑菌作用與MW成正相關(guān),而對(duì)S.aureu的抑菌作用則則與MW成負(fù)相關(guān)。
　　 在平板涂布法抑菌作用測(cè)定中:不同濃度、不同Mw的CS制備的CA和HACC對(duì)E.coli和S.aureu的抑制作用與比濁法測(cè)定分析所得的抑菌作用有相似的特點(diǎn):當(dāng)衍生物的濃度達(dá)0.1％

9、(w/v)時(shí),兩者在固體培養(yǎng)基上對(duì)E.coli.和Saureus.均能產(chǎn)生有效抑制,鏡檢時(shí)視野中無可見菌落。
　　 對(duì)比抑菌實(shí)驗(yàn)中,將CA、HACC與常見的化學(xué)防腐劑山梨酸鉀(PotassiumSorbate,PS)進(jìn)行抑制霉菌生長的對(duì)比:CA和HACC在各個(gè)濃度條件下均可達(dá)到相同濃度的PS類似的抑菌效果。其中,HACC對(duì)霉菌的抑制效果強(qiáng)于CA。CA和HACC的水果對(duì)比保鮮實(shí)驗(yàn)表明:處理相同時(shí)間時(shí),浸泡處理的防腐效果優(yōu)于噴灑,相