[發明專利]一種離子化殼聚糖及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011321385.3
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112480288B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 韓曉祥;葉青;禹宸;鄭哲浩;邱林燕;毛曉銳;汪思田;王彥波
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: C08B37/08
• 分類號: C08B37/08;A01N43/16;A01P1/00;C08L101/00;C08L5/08;C08J5/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

本發明公開了一種離子化殼聚糖及其制備方法和應用，包括以下步驟：首先將殼聚糖置于甲酸水溶劑中，攪拌直至殼聚糖完全溶解后加入甲醛溶液反應，然后滴加到無水乙醇溶劑中，得白色絮狀沉淀；用乙醇洗滌三次白色沉淀物后，過濾后將其溶解蒸餾水中得到混合液I；之后將將混合液I裝入MD55透析帶中透析三天后冷凍干燥得二甲基殼聚糖；加入反應溶液和磺化試劑，然后將所得物滴加到丙酮溶液中，得白色絮狀沉淀物；用甲醇洗滌三次后，將其完全溶解在蒸餾水中得混合液II；最后將混合液II裝入MD55透析帶中透析三天冷凍干燥，得到離子化殼聚糖。本發明方法所需設備簡單，工藝簡便，作用條件溫和，重復性好，且抑菌性強。

技術領域

本發明涉及殼聚糖改性技術領域，尤其涉及一種離子化殼聚糖及其制備方法和應用。

背景技術

殼聚糖是幾丁質的脫乙酰化衍生物，由N－乙酰氨基葡萄糖和D-葡糖胺兩種單糖通過β-(1→4)糖苷鍵連接而成的線性高分子多糖，化學命名為β-(1,4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-D-葡萄糖。且殼聚糖是天然的陽離子堿性多糖，存在于真菌的細胞壁、綠藻、小球藻、酵母和原生動物以及昆蟲角質層中，在自然界中含量豐富，僅次于纖維素，開發前景之巨大由此可見一斑。殼聚糖具有無毒、抗菌、抗氧化、化學可修飾性和高反應活性等特點，廣泛地被應用于化工、醫學、食品、生物技術等多個領域，被視為未來主要的生物資源原料之一。

殼聚糖的分子結構中存在大量的-OH、-NH₂以及-CH₂OH基團，這種化學結構使得殼聚糖分子間能形成大量的氫鍵，同時分子規整的排布，使得殼聚糖具有較高結晶度，增加了分子剛性，賦予了殼聚糖穩定的理化性質。殼聚糖化學性質穩定，不溶于水、堿性溶液及大多數有機溶劑，只溶于稀的酸性溶液(pH6.3)。在酸性環境中，殼聚糖分子上的氨基(-NH₂)可被質子化成帶正電荷具有膠體態的電解質。在合適的濃度下，殼聚糖具有很好的成膜性，且殼聚糖上大量氨基的存在，能有效的抑制微生物的生長繁殖。對于殼聚糖抑菌機理目前還沒有很明確的解釋，廣泛接受的觀點是殼聚糖上質子化氨基與微生物表面上負電荷基團存在相互作用，從而影響營養物質運輸、破壞膜結構，導致內容物泄露，同時殼聚糖能與微生物生長所必需的金屬離子發生螯合，從而抑制微生物生長，起到抑菌保鮮的功效。但正因為殼聚糖分子含有大量化學性質活潑的羥基和氨基基團(C₂-NH₂、C₃-OH、C₆-OH)，使得殼聚糖可以發生羧甲基化、酰化、烷基化、希夫堿化、季胺化、磺化等反應，以制備各種功能性質的殼聚糖衍生物。

為改善殼聚糖溶解性及抑菌性能，對其結構單元上的活潑基團進行化學改性引入二甲基及磺酸基團，從而制備離子化殼聚糖，利用FT-IR,¹H NMR等技術對制備離子化殼聚糖進行結構表征，并考察其抑菌性能。使其在保留了殼聚糖原有性能的基礎上，賦予了殼聚糖新功能，從而擴大殼聚糖的應用范圍。

發明內容

本發明目的在于針對殼聚糖改性，提出一種離子化殼聚糖的制備方法，具體涉及二甲基殼聚糖的制備及其磺化改性的方法。該改性方法所需設備簡單，工藝簡便，作用條件溫和，重復性好，抑菌性強，為后續的高值化提供一些鑒解。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種離子化殼聚糖，所述離子化殼聚糖的化學結構式為：

其中，m＝20-3000。

一種離子化殼聚糖的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將不同分子量的殼聚糖分別置于甲酸水溶劑中，70℃攪拌直至殼聚糖完全溶解后加入甲醛溶液反應5天，得到溶液，萬以上分子量的殼聚糖需進行步驟(2)，萬以下分子量的殼聚糖直接進行步驟(3)；

(2)將步驟(1)中的所得物先堿化后得到白色沉淀并用蒸餾水洗滌，然后酸化得到pH為5的液體；