[发明专利]一种壳寡糖接枝共聚物G2.0及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种壳寡糖接枝共聚物G2.0及其制备方法和应用。本发明采用自由基引发接枝法，采用物理、化学、酶解三种作用因素相结合的方法降解壳聚糖制备壳寡糖，然后以壳寡糖为原料，先由硝酸铈铵引发壳寡糖分子的活性基团发生自由基反应接枝丙烯酸甲酯，进行支化改性，再利用发散法对所制备的壳寡糖进行Michael加成反应，交替接枝乙二胺和丙烯酸甲酯，制备接枝共聚物G2.0。本发明提供了一种水溶性好、抑菌能力更强的壳寡糖接枝共聚物。本发明提供了一种本发明壳寡糖接枝共聚物的制备方法。本发明的壳聚糖接枝共聚物具有水溶性好，抑菌能力强，可作为食品防腐抑菌剂的优点。

技术领域

本发明属于食品化学领域，涉及一种食品化学中的抑菌剂，具体涉及一种壳寡糖接枝共聚物及其制备方法和应用。

背景技术

壳聚糖(Chitosan)是甲壳素(Chitin)脱乙酰度达到55％以上的多糖产物，是由β-(1， 4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖组成的自然界少数存在的天然碱性多糖[1]。甲壳素是自然界内每年生物合成量(高达1010吨/年)维素的第二大天然多糖资源[2；3]，其化学结构单元是由β-(1，4)糖苷键连接的N-乙酰基-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖二元线性大分子聚合物[4]，主要存在于海洋无脊椎动物如虾、蟹及甲壳类动物的外壳和内角质层、真菌(酵母、霉菌、香菇等)、藻类及高等植物的细胞壁中[5]。虽然甲壳素来源广泛用之不竭，但由于分子内或分子间相邻两个糖单元结构之间，其中一个糖环基上的氧原子和另一个糖环羟基中的氢原子容易彼此结合形成氢键，而且分子内也存在数目众多的CO-NH紧密连接的氢键[6-8]，大量氢键的作用阻碍了糖苷键的自由旋转，使得甲壳素分子形成高度有序排列的结晶区。自然界中甲壳素的存在形式有α、β、γ三种晶型[9]，其中以β型最为常见。规则的晶体结构增大了甲壳素分子的刚性，使它的溶解性很差，不溶于水、烯酸、稀碱和一般有机试剂，极大地限制了其应用和发展。与甲壳素相比，壳聚糖在溶解性方面有所改善，但分子中仍存在较多的氢键，其pK值约为6.5[10]，只能溶解在稀酸溶液中，不溶于水和普通有机溶剂，这一弱点一定程度上也限制了壳聚糖的应用。虽然甲壳素脱乙酰基生成壳聚糖后的溶解性差强人意，但由于壳聚糖的结构单元中除了 C-3和C-6上存在活泼的羟基基团外，C-2还存在着活性氨基基团，当它被分散到10wt％以下的烯酸溶液中时，C-2上的-NH2会和H+发生质子化反应，形成带正电的-NH3+的阳离子电解质，使其呈现正电性[11]。这一重大改变使壳聚糖拥有很多独特的化学性质：良好的生物相容性、可降解性、无毒副作用以及防腐、抑菌、促进伤口愈合、抗癌等生物活性[3]。

壳聚糖及其衍生物在抑菌方面的研究与应用已成为当今的热点，但是由于壳聚糖水溶性差、抑菌能力有限，极大地限制了其在实际生产过程中的应用。

壳聚糖是目前仅次于纤维素的第二大天然多糖资源，也是自然界仅存在的一种天然碱性多糖。因其储量丰富、来源广泛、价格低廉，而且具有良好的生物相容性、可降解性、无毒副作用以及抑菌性等生化活性，被广泛应用在医药、食品、环保、农业等众多领域。自壳聚糖的抑菌性被发现以来，壳聚糖在抑菌方面的开发与应用已逐渐成为现今研究热点。但壳聚糖作为抑菌材料仍存在以下几方面问题：1、由于壳聚糖只能溶解在偏酸环境中，所以极大地限制了其抑菌性能在中性和碱性条件下的应用范围；2、壳聚糖的分子量和脱乙酰度对其抑菌性能有很大的影响，降低分子量在一定程度上可增强其抑菌效果；3、壳聚糖虽然具有一定的杀菌活性，但与常见的抑菌材料相比，壳聚糖的抑菌活性较低，用量大，成本高，难以满足实际生产要求。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种水溶性好、抑菌能力更强的壳寡糖接枝共聚物。

本发明的另一个目的是提供一种本发明壳寡糖接枝共聚物的制备方法。

本发明的还有一个目的是将本发明的壳寡糖接枝共聚物作为食品防腐抑菌剂的应用。

本发明采用的技术方案如下：一种壳寡糖接枝共聚物G2.0，其分子式如下：

其中n为任意整数值。