殼聚糖防腐抗菌劑的研究.pdf

1、隨著人民生活水平的提高，廣譜、高效、安全的天然防腐抗菌劑的開(kāi)發(fā)受到了人們的普遍關(guān)注。殼聚糖由于具有生物可降解性、生物相容性、生物無(wú)毒性和抗菌活性等特點(diǎn)，使其成為天然防腐抗菌劑開(kāi)發(fā)的研究熱點(diǎn)之一。 本研究利用殼聚糖的化學(xué)活性位點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行化學(xué)改性，圍繞提高抗菌活性和溶解性這二個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，合成得到了三類(lèi)新型的殼聚糖衍生物防腐抗菌劑——?dú)ぞ厶怯袡C(jī)酸鹽、具有雙抗菌功能基團(tuán)殼聚糖衍生物和對(duì)羥基苯甲酸殼聚糖酯，并對(duì)它們的合成路線、產(chǎn)物性質(zhì)和抗菌

2、活性進(jìn)行了研究。 為了提高殼聚糖的水溶性，對(duì)其進(jìn)行了成鹽制備，通過(guò)測(cè)定殼聚糖在各種有機(jī)酸溶液中的溶解情況，發(fā)現(xiàn)乳酸溶解效果最佳。殼聚糖完全溶解于乳酸溶液時(shí)，殼聚糖中氨基的質(zhì)子化度約為0.55，[CH3CH(OH)COOH]/[Chit-NH2]=0.6，所以選擇該條件下制備得到的殼聚糖乳酸鹽中乳酸不過(guò)量。采用電位滴定法測(cè)定了殼聚糖乳酸鹽中的乳酸含量，該方法回收率為100.2％，因此，該法可用于判別殼聚糖乳酸鹽中的乳酸是否過(guò)量。

3、 DSC曲線結(jié)果發(fā)現(xiàn)殼聚糖乳酸鹽具有良好的熱穩(wěn)定性，溶解性試驗(yàn)表明殼聚糖乳酸鹽可快速溶解于中性水(0.5-1小時(shí))，乳酸殼聚糖鹽對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌濃度分別為0.05％和0.1％，可開(kāi)發(fā)為食品防腐劑。 為了進(jìn)一步提高殼聚糖的抗菌活性，通過(guò)在羥基和氨基上引入抗菌功能基團(tuán)的方式對(duì)殼聚糖進(jìn)行了化學(xué)改性。 通過(guò)席夫堿生成、還原、甲基化以及O-季銨化等步驟合成得到了一系列具有單一抗菌功能基團(tuán)和具有雙抗菌功能基團(tuán)殼

4、聚糖衍生物，包括O-季銨化-N-殼聚糖醛席夫堿、O-季銨化-N-烷基二甲基殼聚糖氯化銨、O-季銨化-N-烷基殼聚糖；通過(guò)FTIR、元素分析和季銨化度的測(cè)定證實(shí)殼聚糖發(fā)生了相應(yīng)的衍生化反應(yīng)。溶解性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)帶有親水基團(tuán)的殼聚糖衍生物在水中的溶解性均有所增加。 對(duì)合成得到的具有單一抗菌功能基團(tuán)殼聚糖衍生物的抗菌試驗(yàn)結(jié)果表明，具有親水性的季銨鹽基團(tuán)能賦予殼聚糖衍生物較強(qiáng)的抗菌活性，抗菌活性強(qiáng)弱取決于季銨化度；殼聚糖席夫堿具有一定的抗菌活

5、性，但由于水溶性差，限制了其應(yīng)用。 對(duì)合成得到的具有雙抗菌功能基團(tuán)殼聚糖衍生物的抗菌試驗(yàn)結(jié)果表明，具有雙抗菌功能基團(tuán)殼聚糖衍生物其抗菌活性普遍強(qiáng)于對(duì)應(yīng)的具有單一抗菌功能基團(tuán)殼聚糖衍生物；合成得到的具有雙抗菌功能基團(tuán)殼聚糖衍生物抗菌活性順序?yàn)椋篛-季銨化-N-殼聚糖醛席夫堿＞O-季銨化-N-烷基二甲基殼聚糖氯化銨＞O-季銨化-N-烷基殼聚糖，其中具有雙抗菌功能基團(tuán)殼聚糖衍生物——O-季銨化-N-殼聚糖肉桂醛席夫堿抗菌活性最佳，其對(duì)

6、金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的最小抑菌濃度分別為0.01％和0.02％，分別為殼聚糖的10倍和5倍。 從以上殼聚糖衍生物的抗菌活性與化學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，若同時(shí)在殼聚糖氨基葡萄糖結(jié)構(gòu)單元的C-6位上連接有帶正電荷的基團(tuán)和在C-2位氨基連接有供給電子的基團(tuán)，可構(gòu)成具有雙抗菌功能基團(tuán)殼聚糖衍生物，該衍生物的抗菌活性顯著增強(qiáng)。 為了提高殼聚糖的抗菌性能和擴(kuò)大抗菌譜，由殼聚糖與對(duì)羥基苯甲酸合成得到了化學(xué)結(jié)構(gòu)類(lèi)似于尼泊金酯的殼聚糖衍

7、生物——對(duì)羥基苯甲酸殼聚糖酯。 對(duì)羥基苯甲酸殼聚糖酯可通過(guò)殼聚糖與對(duì)乙酰氧基苯甲酰氯經(jīng)選擇性酯化，再經(jīng)去保護(hù)等步驟合成得到。總得率為77％，酯化度為125％。FTIR和1HNMR譜圖證實(shí)了在殼聚糖C-6位羥基引入了對(duì)羥基苯甲酸；溶解性試驗(yàn)結(jié)果表明該產(chǎn)物具有優(yōu)良的醇溶性。 對(duì)羥基苯甲酸殼聚糖酯對(duì)食源性致病菌有很強(qiáng)的抑菌效果，對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的MIC值分別為0.01％和0.025％，抗菌活性比殼聚糖分別提高了10和

8、4倍；抗菌性能試驗(yàn)結(jié)果表明對(duì)羥基苯甲酸殼聚糖酯具有廣譜的抑菌活性；在牛奶、蘋(píng)果汁和肉汁食品體系中，對(duì)羥基苯甲酸殼聚糖酯仍表現(xiàn)出強(qiáng)烈的抑菌活性，受食品體系中蛋白等組分的影響甚微；上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明對(duì)羥基苯甲酸殼聚糖酯有希望開(kāi)發(fā)為食品防腐劑。 綜上所述，本研究合成得到了一種新的殼聚糖衍生物——對(duì)羥基苯甲酸殼聚糖酯，該衍生物的抑菌活性與尼泊金丁酯相似，具有抑菌活性強(qiáng)、抑菌譜廣和熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，有望開(kāi)發(fā)為食品防腐劑。提出了在殼聚糖結(jié)構(gòu)單