一種殼寡糖-o-曲酸-曼尼希堿衍生物抗菌劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于食品添加劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種殼寡糖-0-曲酸-曼尼希堿衍生 物抗菌劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，食品安全問(wèn)題已成為全球公眾優(yōu)先考慮的世界性焦點(diǎn)問(wèn)題之一。食品在 生產(chǎn)加工、運(yùn)輸、膽藏和銷售等過(guò)程中都可能會(huì)遭受到一些有害微生物的污染，運(yùn)些有害微 生物能夠污染食品，使食品腐敗變質(zhì)，不僅會(huì)造成食品資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，而且還會(huì)對(duì)誤食者 的身體造成嚴(yán)重的傷害，因此各類食品的防腐保鮮始終是一個(gè)亟待解決的重要問(wèn)題。天然 防腐抑菌劑如殼聚糖和曲酸，W其安全無(wú)毒、熱穩(wěn)定性好等特性受到人們的親睞，通過(guò)化學(xué) 改性開(kāi)發(fā)出具有更強(qiáng)抑菌活性和更廣抑菌譜的天然食品防腐劑已經(jīng)成為人們研究的熱點(diǎn)。
[0003] 殼寡糖是殼聚糖主鏈經(jīng)物理、化學(xué)或酶降解斷裂后得到的低分子量堿性氨基寡 糖。具有生物可降解性、生物相容性、生物無(wú)毒性和化學(xué)反應(yīng)活性，對(duì)包括細(xì)菌、真菌在內(nèi)的 一系列微生物都有抑制作用，被視為開(kāi)發(fā)新型天然食品防腐劑的理想材料。
[0004] 然而，由于殼寡糖為天然大分子產(chǎn)物，當(dāng)作為食品防腐抗菌劑使用時(shí)，與傳統(tǒng)的常 用化學(xué)防腐劑相比，仍有抗菌活性低等缺點(diǎn)，所W目前在食品工業(yè)中的應(yīng)用并不是很普遍。 因此，可W通過(guò)對(duì)殼寡糖的結(jié)構(gòu)進(jìn)行化學(xué)修飾，由于其分子鏈上具有化學(xué)反應(yīng)活性的氨基 和徑基，運(yùn)些位點(diǎn)均是對(duì)殼寡糖進(jìn)行化學(xué)改性的理想作用位點(diǎn)，可W進(jìn)一步提高其抗菌活 性，運(yùn)也是目前國(guó)內(nèi)外研究較多的有效方法。 陽(yáng)〇化]有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人，積極加W研究創(chuàng)新，W期創(chuàng)設(shè)一種殼寡糖-0-曲 酸-曼尼希堿衍生物抗菌劑及其制備方法，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種殼寡糖-0-曲酸-曼尼希堿衍生 物抗菌劑及其制備方法，將曲酸中的活性抗菌基團(tuán)一丫 -化喃酬基和N-甲基贓嗦引入到殼 寡糖分子鏈中，與殼寡糖分子產(chǎn)生協(xié)同作用，W增強(qiáng)殼寡糖的抗菌活性，得到溶解性好、相 互增效的殼寡糖衍生物。
[0007] 本發(fā)明提出的一種殼寡糖-0-曲酸-曼尼希堿衍生物抗菌劑，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下 所示，其中，n為6-20,取代度為1.21-1.78。
[0008]
[0009] 本發(fā)明還提出了殼寡糖-0-曲酸-曼尼希堿衍生物抗菌劑的制備方法，包括W下 步驟：
[0010] (1)將殼寡糖希夫堿與氯代曲酸-曼尼希堿用有機(jī)溶劑分別溶解后，混合并攬拌， 反應(yīng)結(jié)束后添加有機(jī)溶劑沉淀產(chǎn)物，過(guò)濾，沉淀產(chǎn)物用有機(jī)溶劑索氏抽提，冷凍干燥即得殼 寡糖希夫堿-0-曲酸-曼尼希堿衍生物；
[0011] (2)向所述步驟（1)的殼寡糖希夫堿-0-曲酸-曼尼希堿衍生物中添加0.25mol/ L的鹽酸/乙醇（V/V= 1:4)混合液，混合并攬拌，反應(yīng)結(jié)束后調(diào)節(jié)抑至中性，用有機(jī)溶劑 洗涂，抽濾，冷凍干燥得到樣品。
[0012] 進(jìn)一步的，所述方法還包括在步驟（2)之后的純化步驟，將所述干燥好的產(chǎn)品透 析，加入有機(jī)溶劑沉淀，抽濾，冷凍干燥最終得到經(jīng)純化的殼寡糖-0-曲酸-曼尼希堿衍生 物。
[0013] 進(jìn)一步的，所述殼寡糖希夫堿與氯代曲酸-曼尼希堿的質(zhì)量份比例為2 : (1-5)。
[0014] 進(jìn)一步的，所述殼寡糖的分子量為1000~5000化，脫乙酷度為90-95%。
[0015] 進(jìn)一步的，所述步驟（1)中，溶解氯代曲酸-曼尼希堿的有機(jī)溶劑為二甲亞諷或二 甲基甲酯胺，用量為氯代曲酸-曼尼希堿質(zhì)量的2-4倍；溶解殼寡糖希夫堿的有機(jī)溶劑為二 甲基甲酯胺和化晚，二甲基甲酯胺的用量為殼寡糖希夫堿的2-4倍，化晚的用量為殼寡糖 希夫堿的2-6倍。
[0016] 進(jìn)一步的，所述步驟（1)中，反應(yīng)溫度為-35°C~40°C，反應(yīng)時(shí)間為2~化。
[0017] 進(jìn)一步的，所述步驟（2)中，反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時(shí)間為12-2地。
[0018] 進(jìn)一步的，所述步驟（1)中，所述氯代曲酸-曼尼希堿的制備方法包括W下步驟：
[0019] 將N-甲基贓嗦和氯代曲酸溶解在甲醇和福爾馬林溶液中，在室溫下快速攬拌，生 成褐色沉淀，收集、過(guò)濾，用無(wú)水甲醇洗涂若干次，用無(wú)水甲醇重結(jié)晶、干燥，即得到氯代曲 酸-曼尼希堿。
[0020] 進(jìn)一步的，所述N-甲基贓嗦和氯代曲酸的質(zhì)量份比例為1 : (2-3)，所述甲醇和福 爾馬林溶液的體積份比例為（10-20) : 1。
[0021] 借由上述方案，本發(fā)明至少具有W下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明基于亞結(jié)構(gòu)連接的思想，把曲酸 中的活性基團(tuán)一丫 -化喃酬基和N-甲基贓嗦接入到殼寡糖分子鏈中，使S者具有協(xié)同抗菌 活性，開(kāi)發(fā)出新型的食品防腐抑菌劑。
[0022] 上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 并可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予W實(shí)施，W下W本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是殼寡糖的紅外光譜圖；
[0024] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例一中制備的殼寡糖衍生物的紅外光譜圖；
[0025] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例一中制備的殼寡糖衍生物的Ih-NMR圖；
[0026] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例一中制備的殼寡糖衍生物的"C-NMR圖；
[0027]圖5是本發(fā)明實(shí)施例二中制備的殼寡糖衍生物的紅外光譜圖；
[0028] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例=中制備的殼寡糖衍生物的紅外光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。W下實(shí)施 例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0030] 具有良好水溶性和抗菌活性的殼寡糖-0-曲酸-曼尼希堿衍生物的制備方法如 下：采用N-甲基贓嗦和氯代曲酸為原料，首先經(jīng)曼尼希反應(yīng)得到氯代曲酸-曼尼希堿，然后 與經(jīng)氨基保護(hù)的殼寡糖希夫堿發(fā)生烷基化反應(yīng)，再經(jīng)氨基脫保護(hù)反應(yīng)和純化得到保留活性 氨基的殼寡糖-0-曲酸-曼尼希堿衍生物，其合成路線如下：
[0033] 殼寡糖-0-曲酸-曼尼希堿衍生物抗菌劑的制備方法包括W下步驟：
[0034] 1、氯代曲酸-曼尼希堿的制備
[0035]N-甲基贓嗦和氯代曲酸按質(zhì)量比1:2溶解在100血的甲醇和10血的福爾馬林溶 液中，在25°C下快速攬拌，生成褐色沉淀，收集、過(guò)濾，用無(wú)水甲醇洗涂5次，用無(wú)水甲醇重 結(jié)晶、干燥，即得到氯代曲酸-曼尼希堿。
[0036] 2、殼寡糖-0-曲酸-曼尼希堿衍生物的制備
[0037] 快速攬拌下，把0.5g氯代曲酸-曼尼希堿溶于2mL的二甲亞諷中，Ig殼寡糖希夫 堿（分子量為lOOODa，脫乙酷度為90% )溶于2mL的二甲基甲酯胺和2mL的化晚混合液 中，將溶于二甲基甲酯胺和化晚混合液中的殼寡糖希夫堿逐滴加入溶于二甲基甲酯胺的氯 代曲酸-曼尼希堿中，反應(yīng)混合物在-35°C水浴中磁力攬拌2小時(shí)后，倒入過(guò)量丙酬使產(chǎn)品 沉淀，沉淀物過(guò)濾，沉淀物分別用乙醇、丙酬進(jìn)行索氏提取W除去二甲基甲酯胺和化晚，冷 凍干燥得即得到Ig殼寡糖希夫堿-0-曲酸-曼尼希堿衍生物。
[0038] 在上述制得的殼寡糖希夫堿-0-曲酸-曼尼希堿衍生物中添加0. 25mol/L的鹽酸 乙醇（V/V= 1:4)混合液20mL，室溫?cái)埌?化后，用10%的胞2〇)3調(diào)節(jié)抑至中性，用丙酬 反復(fù)洗涂5次，抽濾，冷凍干燥。
[0039] 將1克粗品懸于5血超純水中，放入透析袋中，透析24小時(shí)，濃縮，加入足量的丙 酬沉淀，抽濾，冷凍干燥最終得到經(jīng)純化的褐色的殼寡糖-0-曲酸-曼尼希堿衍生物。
[0040] 該殼寡糖衍生物的得率為62. 1 %，使用紅外光譜和核磁共振對(duì)其進(jìn)行表征。
[0041] 圖1為殼寡糖的紅外光譜圖，其中，3422. 36cm1為O-H與N-H的伸縮振動(dòng)吸收峰， 2923. 83cm1為C-H伸縮振動(dòng)的吸收峰，1628. 76cm1為NH2的彎曲振動(dòng)吸收峰，1155. 97cm1 與1071. 52cm 1為C-O伸縮振動(dòng)的吸收峰，893. 24cm 1為環(huán)伸縮振動(dòng)吸收峰。
[0042] 圖2是本實(shí)施中殼寡糖衍生物的紅外光圖譜，其中，890. 44cm1處對(duì)應(yīng)的0-化喃 型糖巧鍵的特征吸收峰，1519. 37cm1為該衍生物中C=C伸縮振動(dòng)吸收峰，1223. 02cm1為 該衍生物中C-O-C伸縮振動(dòng)吸收峰，970. 39cm1為氯代曲酸-曼尼希堿與殼寡糖共價(jià)結(jié)合 鍵的吸收峰，1223. 02cm1和970. 39cm1的存在證明目標(biāo)產(chǎn)物的形成。 陽(yáng)0創(chuàng)圖3是本實(shí)施例中殼寡糖衍生物的Ih-NMR圖，化學(xué)位移出現(xiàn)在1. 968ppm處的峰 對(duì)應(yīng)的是乙酷氨基殘基上的-邸3的質(zhì)子峰；2. 447-2. 79化pm處的峰對(duì)應(yīng)的是氨基葡萄糖 殘基和乙酷氨基殘基上&的質(zhì)子峰；3. 089-3. 837ppm處的峰對(duì)應(yīng)的是氨基葡萄糖和乙酷 氨基葡萄糖上相應(yīng)的H3,H4,冊(cè)，冊(cè)處的質(zhì)子峰；4. 7ppm處的峰為溶劑峰；4. 26和6. 82ppm 處出現(xiàn)了兩個(gè)新的化學(xué)位移，可分別歸屬為曲酸5-徑基化喃酬骨架上-C肥(H-7')和H-3' 各質(zhì)子的化學(xué)位移；而5 =2. 98ppm處的氨基葡萄糖殘基上&的化學(xué)位移仍然存在，此結(jié) 果與紅外光譜的結(jié)果一致，所W運(yùn)些新的化學(xué)位移證明曲酸中5-徑基化喃酬與殼寡糖的 氨基發(fā)生了烷基化；2. 88,3. 07和3. 12ppm處為N-甲基贓嗦環(huán)上的的化學(xué)位移；因此，通過(guò) W上化學(xué)位移的歸屬，可W證明，氯代曲酸-曼尼希堿與殼寡糖希夫堿發(fā)生了 0-烷基化反 應(yīng)，殼寡糖-0-曲酸-曼尼希堿衍生物制備成功。 W44] 圖4為本實(shí)施例中殼寡糖衍生物的"C-NMR圖，5 = 22. 74,56. 33,60. 46,71.03， 75. 11，76. 95,98. 63,174.ISppm分別歸屬為殼寡糖分子中-邸3,C2,C6,C3,C5,C4,Cl和-C=0的化學(xué)位移；S= 45. 83,47. 08,56. 38ppm，分別歸屬為衍生物中N-甲基贓嗦環(huán)上 的-C肥和-邸3中的C。5 = 60. 44,114. 64,139. 82,145. 87,159. 35 和 176. 99卵m處的化 學(xué)位移歸屬為衍生物中的5-徑基化喃酬基中C-7'，C-3'，C-6'，C-5'，C-2'和C-4'的化 學(xué)位移，表明殼寡糖-0-曲酸-曼尼希堿衍生物制備成功。 陽(yáng)045] 實(shí)施例二：
[0046] 殼寡糖-0-曲酸-曼尼希堿衍生物抗菌劑的制備方法包括W下步驟：
[0047] 1、氯代曲酸-曼尼希堿的制備 W48]N-甲基贓嗦