[发明专利]一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及壳聚糖制备领域。更具体地，涉及一种聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖及其制备方法。

背景技术

甲壳素是地球上储量仅次于纤维素的天然可再生资源，而由甲壳素脱乙酰后得到的壳聚糖是一种聚阳离子碱性多糖，除了具有无毒、无免疫原性、良好的生物可降解性和生物相容性外，它还具有许多高分子材料所不具备的消炎作用以及促进药物对生物膜表面的渗透和吸收的作用，因此壳聚糖被应用于医药、食品、化工及环保等行业。然而由于壳聚糖分子内和分子间存在较强的氢键作用，使得壳聚糖难溶于水，极大地限制了在以上诸多领域的广泛应用。

壳聚糖分子上含有可反应的羟基和氨基，可通过控制与羟基或氨基的反应条件，进行如酰基化、羧基化、醚化、NH2烷基化、酯化、水解等反应(J.Adv.Drug.Deliv.Rev.2001,50,591.)，引入其他基团制成系列水溶性壳聚糖衍生物，从而改变其物理化学性能，赋予壳聚糖更多的特定功能，以适应更多领域的需要，进一步拓宽壳聚糖的适用范围。

聚-ε-赖氨酸是赖氨酸残基通过α-羧基和ε-氨基形成的酰胺键连接而成聚合物，在人体内分解为赖氨酸，而赖氨酸是人体必需的8种氨基酸之一。聚-ε-赖氨酸溶于水，可生物降解，无毒，热稳定性好，可有效抑制多种革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌和真菌，并且对生物膜有良好的穿透力。但是聚-ε-赖氨酸极易与蛋白质或者酸性多糖结合而丧失抗菌活性，同时，聚-ε-赖氨酸乳化性能差，进而限制了其应用。王莹莹等人采用干热美拉德反应制备了ε-聚赖氨酸-壳聚糖共价复合物，不同反应程度生成的复合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌呈现出不同的抑菌性(食品工业科技,2012,33(17):134-138.)。该方法反应温度高、耗时长，制备过程需要大量缓冲盐的水，同时，美拉德反应制备的产物颜色发生褐变，影响产物的广泛应用。

如果能够将聚-ε-赖氨酸接枝在壳聚糖分子链上，提高聚-ε-赖氨酸乳化性 能的同时，将会得到一种既易溶于水，又有一定广谱抗菌性的高分子抗菌剂。

因此，需要提供一种既能提高壳聚糖抗菌功能又能提高壳聚糖生物安全性的壳聚糖衍生物及其制备方法

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题在于提供一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖。

本发明要解决的第二个技术问题在于提供一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖，所述改性壳聚糖具有如式(Ⅰ)的分子结构：

其中，x、y、n和a为自然数，0＜x≤10⁷，0＜y≤10⁷，10²≤n≤10⁷，25≤a≤30。

所述聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖，不但改善了壳聚糖的水溶性，而且在提高壳聚糖的抑菌抗菌性能，同时生物安全性没有降低。另外，该聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖作为生物可降解材料，抗菌效果好、毒性小、生物安全性高，是一种绿色产品。

一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖的制备方法，包括如下步骤：

1)将壳聚糖溶解到pH4.5～5.0的MES缓冲溶液中，形成壳聚糖溶液；将聚-ε-赖氨酸、N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐溶解于MES缓冲液中，获得聚-ε-赖氨酸活化溶液；

2)将聚-ε-赖氨酸活化溶液加入壳聚糖溶液中，在0～35℃下反应6～48小时；

3)向步骤2)的反应液中加入盐酸羟胺终止反应；

4)过滤反应液，然后用水透析，得到聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖溶液；

5)干燥，即得到聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖。

其中所述壳聚糖可选用分子量在1000～1,500,000g/mol之间的各种市售壳聚糖，优选地，壳聚糖的分子量为10³～10⁷g/mol。在此分子量范围可以保证壳聚糖的高分子属性，分子量太大水溶性变差，抗菌性能也会下降。

所述壳聚糖为脱乙酰化的壳聚糖，脱乙酰化是保证壳聚糖分子上有足够的氨基提供接枝位点。所述壳聚糖脱乙酰度为50～100％，优选地，所述壳聚糖脱乙酰度为85％以上，更优选地，采用脱乙酰度90％以上,分子量在2～20万g/mol之间的壳聚糖。