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、生物無毒性和抗菌活性等特點，使其成為天然防腐抗菌劑開發(fā)的研究熱點之一。 本研究利用殼聚糖的化學(xué)活性位點對其進行化學(xué)改性，圍繞提高抗菌活性和溶解性這二個關(guān)鍵點，合成得到了三類新型的殼聚糖衍生物防腐抗菌劑——殼聚糖有機酸鹽、具有雙抗菌功能基團殼聚糖衍生物和對羥基苯甲酸殼聚糖酯，并對它們的合成路線、產(chǎn)物性質(zhì)和抗菌

2、活性進行了研究。 為了提高殼聚糖的水溶性，對其進行了成鹽制備，通過測定殼聚糖在各種有機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，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量。采用電位滴定法測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，溶解性試驗表明殼聚糖乳酸鹽可快速溶解于中性水(0.5-1小時)，乳酸殼聚糖鹽對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％，可開發(fā)為食品防腐劑。 為了進一步提高殼聚糖的抗菌活性，通過在羥基和氨基上引入抗菌功能基團的方式對殼聚糖進行了化學(xué)改性。 通過席夫堿生成、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和具有雙抗菌功能基團殼

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FTIR、元素分析和季銨化度的測定證實殼聚糖發(fā)生了相應(yīng)的衍生化反應(yīng)。溶解性試驗發(fā)現(xiàn)帶有親水基團的殼聚糖衍生物在水中的溶解性均有所增加。 對合成得到的具有單一抗菌功能基團殼聚糖衍生物的抗菌試驗結(jié)果表明，具有親水性的季銨鹽基團能賦予殼聚糖衍生物較強的抗菌活性，抗菌活性強弱取決于季銨化度；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。 對合成得到的具有雙抗菌功能基團殼聚糖衍生物的抗菌試驗結(jié)果表明，具有雙抗菌功能基團殼聚糖衍生物其抗菌活性普遍強于對應(yīng)的具有單一抗菌功能基團殼聚糖衍生物；合成得到的具有雙抗菌功能基團殼聚糖衍生物抗菌活性順序為：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，其中具有雙抗菌功能基團殼聚糖衍生物——O-季銨化-N-殼聚糖肉桂醛席夫堿抗菌活性最佳，其對

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和在C-2位氨基連接有供給電子的基團，可構(gòu)成具有雙抗菌功能基團殼聚糖衍生物，該衍生物的抗菌活性顯著增強。 為了提高殼聚糖的抗菌性能和擴大抗菌譜，由殼聚糖與對羥基苯甲酸合成得到了化學(xué)結(jié)構(gòu)類似于尼泊金酯的殼聚糖衍

7、生物——對羥基苯甲酸殼聚糖酯。 對羥基苯甲酸殼聚糖酯可通過殼聚糖與對乙酰氧基苯甲酰氯經(jīng)選擇性酯化，再經(jīng)去保護等步驟合成得到?？偟寐蕿?7％，酯化度為125％。FTIR和1HNMR譜圖證實了在殼聚糖C-6位羥基引入了對羥基苯甲酸；溶解性試驗結(jié)果表明該產(chǎn)物具有優(yōu)良的醇溶性。 對羥基苯甲酸殼聚糖酯對食源性致病菌有很強的抑菌效果，對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；抗菌性能試驗結(jié)果表明對羥基苯甲酸殼聚糖酯具有廣譜的抑菌活性；在牛奶、蘋果汁和肉汁食品體系中，對羥基苯甲酸殼聚糖酯仍表現(xiàn)出強烈的抑菌活性，受食品體系中蛋白等組分的影響甚微；上述實驗結(jié)果表明對羥基苯甲酸殼聚糖酯有希望開發(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、抑菌譜廣和熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點，有望開發(fā)為食品防腐劑。提出了在殼聚糖結(jié)構(gòu)單