[发明专利]N-对苯甲氧基甲基壳聚糖季铵盐及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种壳聚糖化学改性的功能衍生物，其应用于食品工业技术行业，属于高分子化合物技术领域。

背景技术

壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化产物，其是生物界中大量存在唯一的一种碱性多糖。因分子内和分子间氢键的作用，壳聚糖只溶于酸和酸性水溶液。壳聚糖分子链上含有大量的羟基、氨基等可修饰的基团，可通过化学改性得到各种具有特殊功能的衍生物，因此可以扩大其应用范围。例如，壳聚糖具有优良的生物降解性、相容性、成膜特性和较强的抗菌防腐保鲜能力，在食品工业等领域得到广泛的应用。壳聚糖仅能溶解于酸性介质中，限制了其应用范围。通常人们在壳聚糖分子上引入季铵盐、烷基、无机酸等，改进壳聚糖的溶解性或絮凝性。

发明内容

本发明的目的是要克服壳聚糖不溶于水的缺点，提供一种具有良好抗菌效果的壳聚糖衍生物——N-对苯甲氧基甲基壳聚糖季铵盐，其可用作食品中的抗菌防腐添加剂。

本发明的另一个目的是提供上述N-对苯甲氧基甲基壳聚糖季铵盐的制备方法。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：N-对苯甲氧基甲基壳聚糖季铵盐，其特征在于：其结构如下式所示：

其中，X在0.65-0.95之间，分子量为45-50KD。该化合物的物化指标是：浅黄色粉末状固体，常温下可溶于乙醇和异丙醇，微溶于水和二氯甲烷；该化合物对金黄色葡萄球菌和黑曲霉的最低抑菌浓度可达0.5%。

本发明通过壳聚糖与对甲氧基苯甲醛（大茴香醛）于三口烧瓶中搅拌反应，生成壳聚糖席夫碱，然后加入硼氢化钠反应后得到烷基化壳聚糖；用适量氢氧化钠调节pH至弱碱性后，将重量比为1：1的碘甲烷和碘化钠加入上述溶液中，控制反应温度不断搅拌，反应结束后，加入丙酮，静置过夜，抽滤，用乙醇与乙醚混合液洗涤，真空恒温干燥得到固体。将固体产物置于索氏提取器中用无水乙醇回流萃取，固体真空干燥至恒重，得到目标产物N-对苯甲氧基甲基壳聚糖季铵盐。

所述N-对苯甲氧基甲基壳聚糖季铵盐的制备方法，其制备步骤如下：

⑴将一定量壳聚糖以每克20ml比例加至一定体积质量百分数3%冰醋酸中溶胀30min，转移至三口烧瓶中，于烧瓶中加入1/2倍溶液体积量的无水乙醇，在30-50℃温度下搅拌；

⑵将与壳聚糖同等重量的大茴香醛试液加入恒压滴液漏斗中，以1:20体积比例加入一定体积无水乙醇并振荡溶解，向上述壳聚糖溶液中缓慢滴加大茴香醛无水乙醇溶液，搅拌下反应3h得到壳聚糖席夫碱；

⑶将与壳聚糖同等摩尔量的硼氢化钠加入烧杯中，以每克30ml比例加入一定体积蒸馏水溶解，将硼氢化钠溶液以恒压滴液漏斗缓慢滴入上述壳聚糖席夫碱中并不断搅拌至出现大量白色絮状物后，继续搅拌2-3h得到烷基化壳聚糖；

⑷向步骤⑶烷基化壳聚糖反应液中缓慢加入适量氢氧化钠调节pH=8-9，分别将2倍壳聚糖摩尔量的碘甲烷试剂及碘化钠固体置于烧杯中，并以每克碘化钠10ml比例加入一定体积无水乙醇搅拌溶解，混合液以恒压滴液漏斗缓慢滴至反应液⑶中并不断搅拌下反应3h；

⑸向步骤⑷的反应液中加入3倍体积丙酮，静置过夜，抽滤，以1/5倍滤液体积量的乙醇与乙醚混合液洗涤，真空恒温干燥得到固体；

⑹将步骤⑸的产物置于索氏提取器中用无水乙醇回流萃取，固体真空干燥至恒重，得到产物N-对苯甲氧基甲基壳聚糖季铵盐。

所述的⑴，⑵，⑶和⑷步中搅拌的工艺条件是：用恒温搅拌器，调节至反应温度，并调至较高转速，使磁子在三口烧瓶底部匀速转动；⑸步中抽滤的工艺条件是：用滤瓶和布氏漏斗在50-65℃烘箱中烘1-3小时，再在室温下用水泵抽滤反应液，抽滤结束后，洗涤并收集布氏漏斗中所得固体。

所述的壳聚糖：大茴香醛：碘甲烷的投料重量比为1：（1-2）：（2-3）。

所述⑷步中碘甲烷：碘化钠的投料重量比为1：1。

所述的⑸步的无水乙醇和无水乙醚的混合体积比为1∶（1-10）。

所述的⑹步的索氏提取的工艺条件为： 65-75℃水浴加热，提取24-30小时。

所述的⑸和⑹步的真空干燥的工艺条件为：30-50℃下，真空度为8×10⁴Pa，干燥12-24小时。

所述N-对苯甲氧基甲基壳聚糖季铵盐作为制备食品防腐添加剂的应用。

本发明合成了一种新型壳聚糖季铵盐，该壳聚糖季铵盐对金黄色葡萄球菌和黑曲霉具有良好的抗菌活性，增强了壳聚糖的抗菌活性，扩大了壳聚糖的抑菌范围，可用于食品防腐添加剂。

附图说明

图1为壳聚糖的红外光谱图。