一種殼聚糖富馬醯衍生物及其製備方法
2023-05-30 04:12:11 1
專利名稱：一種殼聚糖富馬醯衍生物及其製備方法
技術領域：
本發明涉及了一種新型的殼聚糖富馬醯衍生物及其製備方法，屬於食品防腐劑技術領域。本發明以非水溶性的殼聚糖為原料，利用化學改性技術製備殼聚糖富馬醯衍生物。 該發明製備的殼聚糖衍生物水溶性較好，並且具有較強的抑菌活性。該發明可應用於食品、 醫藥行業中的防腐劑的生產，具有廣闊的應用前景。
背景技術：
殼聚糖無毒、無抗原性、可生物降解，並具有很多獨特的生理功能。在醫藥、化工、 材料、生物技術、食品與營養、農業與環境保護等多個領域都有著廣泛的應用。特別是殼聚糖對包括細菌、真菌在內的一系列微生物都有抑制作用，被視為開發新型天然食品防腐劑的理想材料。殼聚糖是生物大分子，通過分子中大量的氨基和羥基之間的氫鍵作用，形成高度結晶的結構，使其不溶於水，也不溶於有機溶劑，只溶解於稀的有機酸溶液中，嚴重限制了其在防腐抗菌方面的應用。通過化學改性的方法，在殼聚糖分子中引入羧基等親水性基團，可以破壞其分子間的氫鍵作用，降低其等電點，提高水溶性。殼聚糖的生物活性的發揮依賴於C2位游離氨基的質子化，因此水溶性基團的引入，往往屏蔽掉反應活性最高的C2位游離氨基，導致殼聚糖抑菌活性的降低。富馬酸也叫反式丁烯二酸，分子中含有兩個羧基和特殊的反式結構， 是一種食品中常用的酸味劑和防腐劑。通過富馬酸分子的一個羧基和殼聚糖的羥基發生醯化反應，將富馬酸分子接枝到殼聚糖分子中。富馬酸另外一個游離羧基的存在可以提高衍生物的水溶性，而新生成的富馬醯基團是具有很強抑菌活性的不飽和羰基結構，可以賦予衍生物較強的抑菌活性。
發明內容
本發明的目的在於製備一種具有較強抑菌活性的水溶性殼聚糖衍生物。本發明的技術方案殼聚糖為原料，利用化學改性技術製備水溶性殼聚糖富馬醯衍生物。殼聚糖富馬醯衍生物的合成路線為
具體工藝為一種殼聚糖富馬醯衍生物的製備方法，其特徵在於以脫乙醯度為95%， 粘均分子量IOOkDa的殼聚糖為原料，稱取乾燥的殼聚糖1. 7g分散在IOOmL去離子水中，加入與氨基葡萄糖單位摩爾比為1 4的富馬酸，在室溫下向體系中滴加0.5mL的濃硫酸，將混合體系加熱到80°C，攪拌反應4h，用10% NaHCO3溶液調反應體系的pH到7. 0，反應結束； 用50mL乙醇沉澱並洗滌除去未反應的富馬酸，過濾，真空乾燥1 得到白色粉末為殼聚糖富馬醯衍生物。其紅外光譜1597(3!^1吸收條帶為游離氨基的特徵吸收，1722cm-1為反應新生成酯鍵的特徵吸收，2900(3!^1寬吸收條帶為羧酸根的特徵吸收；
其生物理化特徵如下水分含量< 5%，取代度0. 3-0. 4，在水溶液中的溶解度 40g/
L；
其DSC曲線顯示其熱解溫度為193°C ；
生物活性特徵其對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、啤酒酵母菌及黑麴黴菌的最小抑菌濃度以殼聚糖富馬醯衍生物g/L培養基計，均分別為0. 05%,0. 05%,0. 05%,0. 05%。本發明的有效效果
1、本發明採用的原料為非水溶性殼聚糖，而所得產品殼聚糖富馬醯衍生物在水中有較好的溶解性，拓寬了殼聚糖的應用範圍。2、本發明採用一步法製備殼聚糖富馬醯衍生物，避免了氨基保護和脫保護的工藝，操作簡便，成本低。3、本發明在提高殼聚糖水溶性的同時，提高了殼聚糖富馬醯衍生物對微生物的抑制作用，使其作為天然基防腐劑在食品和醫藥領域具有良好的應用前景。
圖1殼聚糖(a)與殼聚糖富馬醯衍生物(b)的紅外圖譜。圖2殼聚糖與殼聚糖富馬醯衍生物DSC曲線。
具體實施方案實施例1
將85g殼聚糖分散在5000mL去離子水中，加入與氨基葡萄糖單位摩爾比為1 4富馬酸。在室溫下向前述體系中加入25mL的濃硫酸。將混合體系加熱到80°C，攪拌反應4h，用 10% NaHCO3溶液調反應體系的pH到7. 0，反應結束。加入2500mL的乙醇沉澱並洗滌產物， 過濾收集，真空乾燥12h，得到取代度0. 3-0. 4的殼聚糖富馬醯衍生物110g。實施例2
將製備的殼聚糖富馬醯衍生物分別添加到大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、黑麴黴菌及啤酒酵母培養基中，添加的殼聚糖富馬醯衍生物濃度均分別為0. 05%,0. 05%,0. 05%,0. 05% (w/v)，培養M小時後，可以完全抑制上述微生物的生長，說明該衍生物具有很強的抑菌活性。
權利要求
1.一種殼聚糖富馬醯衍生物的製備方法，其特徵在於以脫乙醯度為95%，粘均分子量 IOOkDa的殼聚糖為原料，稱取乾燥的殼聚糖1. 7g分散在IOOmL去離子水中，加入與氨基葡萄糖單位摩爾比為1 4的富馬酸，在室溫下向體系中滴加0.5mL的濃硫酸，將混合體系加熱到80°C，攪拌反應4h，用10% NaHCO3溶液調反應體系的pH到7. 0，反應結束；用50mL乙醇沉澱並洗滌除去未反應的富馬酸，過濾，真空乾燥1 得到白色粉末為殼聚糖富馬醯衍生物。
2.用權利要求1所述方法製備的產品殼聚糖富馬醯衍生物，其特徵在於其紅外光譜1597(3!^1吸收條帶為游離氨基的特徵吸收，1722CHT1為反應新生成酯鍵的特徵吸收， 2900cm-1寬吸收條帶為羧酸根的特徵吸收；其生物理化特徵如下水分含量< 5%，取代度0. 3-0. 4，在水溶液中的溶解度 40g/L；其DSC曲線顯示其熱解溫度為193°C ；生物活性特徵其對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、啤酒酵母菌及黑麴黴菌的最小抑菌濃度以殼聚糖富馬醯衍生物g/L培養基計，均分別為0. 05%,0. 05%,0. 05%,0. 05%。
全文摘要
一種殼聚糖富馬醯衍生物及其製備方法，屬於食品防腐劑技術領域。本發明以非水溶性的殼聚糖為原料，利用化學改性技術通過與富馬酸發生醯化反應得到一種水溶性的殼聚糖富馬醯衍生物。本發明製備的殼聚糖富馬醯衍生物水溶性較好，並且具有較強的抑菌活性，可以作為防腐劑廣泛用於醫藥與食品等領域，具有廣闊的應用前景。
文檔編號A01N43/16GK102399305SQ20111042835
公開日2012年4月4日 申請日期2011年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者於沛沛, 馮永巍, 夏文水, 姜啟興, 許豔順 申請人:江南大學