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壳低聚糖及其衍生物具有良好的生物相容性和生物可降解性,还有广谱抗菌、抗感染和很强的凝血作用,以及促进伤口愈合、调节血脂和降低胆固醇、增强免疫和抗肿瘤等多种生理活性作用。这些独特的生理功能使其广泛应用于食品工业、化妆品、生物医学、环保、农业等领域,因此研究壳低聚糖衍生物的制备及其性能具有重大的理论及实际意义。本论文研究了羧甲基壳低聚糖、壳低聚糖Fe(Ⅲ)配合物和壳低聚糖Cu(Ⅱ)配合物的制备,并对其抑菌性能、抗氧化性能、尿素吸附性能进行研究,得到了三种衍生物的最佳制备工艺,为进一步开发新型保健品和医药用品提供了重要的科学依据。
通过对羧甲基壳低聚糖、壳低聚糖Fe(Ⅲ)配合物和壳低聚糖Cu(Ⅱ)配合物制备工艺的优化,确定出三种衍生物最佳制备工艺。羧甲基壳低聚糖最佳制备工艺为:NaOH(浓度为20%)用量为4ml,氯乙酸用量为3.0g,反应温度为60℃,反应时间为4h:壳低聚糖Fe(Ⅲ)配合物最佳制备工艺为:pH为9.0、Fe3+浓度为0.55mol/L、反应时间为1.5h;壳低聚糖Cu(Ⅱ)配合物最佳制备工艺为:CuCl2(浓度为5%)溶液用量为10mL,pH为4.0,反应温度60℃,反应时间0.5h。
对制备的羧甲基壳低聚糖、壳低聚糖Fe(Ⅲ)配合物和壳低聚糖Cu(Ⅱ)配合物进行红外光谱、紫外.可见光谱分析,研究结果表明:羧甲基基团确实与壳低聚糖发生了取代反应;壳低聚糖与Fe(Ⅲ)离子确实发生了配位反应,参与配位的基团主要是NH2基;壳低聚糖与Cu(Ⅱ)离子确实发生了配位反应,参与配位的基团主要是NH2基。
通过单因素试验考察了壳低聚糖及其衍生物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、酵母菌、黑曲霉的抑制作用。试验结果表明:不同浓度的壳低聚糖及其衍生物溶液对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、酵母菌、黑曲霉都有一定的抑制作用,且随着浓度的增高抑菌作用也显著增强;壳低聚糖及其衍生物溶液在pH值为5~6时抑菌效果均处于最佳状态;壳低聚糖、羧甲基壳低聚糖、壳低聚糖Cu(Ⅱ)配合物、壳低聚糖Fe(Ⅲ)配合物对大肠杆菌的最低抑菌浓度(MIC)分别为1.0%、0.5%、2.5%、2.5%,最低杀菌浓度(MBC)分别为3.0%、2.5%、3.0%、3.5%;对金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度分别为1.5%、1.0%、2.0%、2.0%,最低杀菌浓度分别为3.5%、3.0%、3.0%、3.0%;对酵母菌的最低抑菌浓度分别为2.5%、2.0%、3.0%、3.0%,最低杀菌浓度分别为4.0%、3.0%、4.0%、4.0%;对黑曲霉的最低抑菌浓度分别为4.0%、4.0%、5.5%、5.5%,最低杀菌浓度分别为6.5%、6.0%、7.5%、7.5%。
通过单因素试验考察了壳低聚糖及其衍生物对羟自由基和DPPH自由基的清除活性。试验结果表明,壳低聚糖及其衍生物溶液对羟自由基和DPPH自由基都具有一定的清除活性,且随着浓度的增加清除作用增强。壳低聚糖Fe(Ⅲ)配合物和壳低聚糖Cu(Ⅱ)配合物在高浓度区对羟自由基和DPPH自由基的清除作用强于壳低聚糖。
通过单因素试验和正交试验考察了壳低聚糖Fe(Ⅲ)配合物和壳低聚糖Cu(Ⅱ)配合物对尿素的吸附性能。试验结果表明,壳低聚糖Fe(Ⅲ)配合物吸附尿素的最佳条件为:尿素溶液初始浓度为3.0mg/mL,pH为5.0,温度为30℃,时间为8h;壳低聚糖Cu(Ⅱ)配合物吸附尿素的最佳条件为:尿素溶液初始浓度为2.0mg/mL,pH为5.5,温度为45℃,时间为6h。