CN103304682B - 一种壳聚糖-木聚糖美拉德反应产物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种壳聚糖-木聚糖美拉德反应产物及其制备方法和应用，包括如下步骤：（1）将壳聚糖和木聚糖分别溶于同一种离子液体中，直至完全溶解；（2）在搅拌条件下使上述两种液体混合均匀，通N2排除反应体系中的氧气，在微波辐射下，在100～120℃反应；（3）反应结束后，取出样品立刻在冰浴中冷却5～15min，用乙醇清洗反应产物，真空干燥后即得到壳聚糖-木聚糖美拉德反应产物。本发明将壳聚糖和木聚糖溶于共同的溶剂离子液体中，使得他们之间的美拉德反应能顺利进行，便于获得具有良好抗氧化性能和抗菌性能的天然食物防腐剂。
Description
技术领域
本发明属于生物质利用的技术领域，具体涉及一种碱性多糖壳聚糖与木聚糖之间的美拉德反应产物的制备方法及反应产物作为食品防腐剂的应用。
背景技术
半纤维素作为一种可再生的天然生物高分子材料，具有潜在的商业价值。半纤维素分子中含有大量的羟基，可以对半纤维素进行多种化学改性——醚化、酯化、磺酰化、接枝等，从而改善其性能（如阻隔性、结晶性、溶解性、亲水性）。除羟基之外，半纤维素中另一含量较多的功能基团是羰基。因而，其在食品包装材料和包覆膜等方面的应用日益受到广泛的重视。
壳聚糖是甲壳素脱乙酰化的产物，是一种无毒并能生物降解的高分子，它的成模型和抗菌性作为一种潜在性食品防腐剂备受人们的关注，但是单独的壳聚糖在防止氧化酸败方面是无效的，所以对其进行化学改性是十分重要的。壳聚糖的氨基基团可进行简单的可选择性化学改性，如schiff碱、酰基化、羟基化。
一些美拉德反应产物（MRPs）表现出优异的抗氧化性能和抗菌性效果，MRPs能改善乳液性能等。然而，大多数的研究仅限于蛋白质和多糖之间或氨基多糖和单糖之间的反应，由于高分子之间的不混溶性，在多聚糖之间的美拉德反应还很少。此外，由于木聚糖只能溶于碱溶液中，而壳聚糖只能溶于稀酸中，他们之间的反应难以控制。因此，壳聚糖的美拉德反应目前还难以进行。
发明内容
本发明提供了一种壳聚糖-木聚糖美拉德反应产物及其制备方法。将壳聚糖和木聚糖分别溶于同一种溶剂——离子液体中，完全溶解后混合均匀，在微波辐射仪中进行反应，可得到壳聚糖-木聚糖美拉德反应产物。
本发明具体通过以下技术方案实现：
一种壳聚糖-木聚糖美拉德反应产物的制备方法，包括如下步骤：
（1）将壳聚糖和木聚糖分别溶于同一种离子液体中，直至完全溶解；
（2）在搅拌条件下使上述两种液体混合均匀，通N2排除反应体系中的氧气，在微波辐射下，在100～120℃反应；
（3）反应结束后，取出样品立刻在冰浴中冷却5～15min，用乙醇清洗反应产物，真空干燥后即得到壳聚糖-木聚糖美拉德反应产物。
优选地，所述离子液体为氯化1-丁基-3-甲基咪唑。
优选地，步骤（2）所述反应体系中壳聚糖的质量分数为0.4～1.0%，木聚糖的质量分数为0.2～1.2%。
优选地，步骤（2）所述微波辐射的功率为700～900W。
优选地，步骤（2）所述反应时间为50～70min。
优选地，所述壳聚糖的粘度为100-200cps，脱乙酰度≥85%；木聚糖纯度≥85%。其中木聚糖约为87.8%，阿拉伯糖约为9.3%，葡萄糖约为0.8%，葡萄糖醛酸约为2.0%。
上述方法制备出的壳聚糖-木聚糖美拉德反应产物具有较好的抗氧化性和抗菌性，可以作为食品防腐剂应用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）壳聚糖和半纤维素都是可再生资源，都是从废弃物提取的，主要是它们之间的混溶性比较差，此外半纤维素支链比较复杂的原因，限制了它的应用。本发明将壳聚糖和木聚糖两种多糖溶于同一种溶剂——离子液体中，使得他们之间的美拉德反应能够顺利进行，从而复合获得具有抗菌防腐性能的美拉德产物，可以达到废物利用的目的。
（2）所制备的壳聚糖-木聚糖美拉德反应产物具有较好的抗氧化性能和抗菌性能，可用于天然食品防腐剂。
附图说明
图1为本发明实施实例1～3的美拉德反应产物的抑菌效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。
实施例1
用两只烧杯分别称取50g和25g离子液体（氯化1-丁基-3-甲基咪唑），称取0.5g纯化的壳聚糖和0.5g木聚糖分别加入上述离子液体中，边加热边溶解。等到完全溶解后，将上述两溶液完全混合，搅拌均匀，通N2排除体系中的氧气，在微波辐射条件700W，100℃下进行反应70min后取样。样品取出后立刻在冰浴中冷却5min，用乙醇清洗反应产物，真空干燥后即可得到壳聚糖-木聚糖美拉德反应产物。
实施例2
用两只烧杯分别称取50g和75g离子液体（氯化1-丁基-3-甲基咪唑），称取0.5g纯化的壳聚糖和1.5g木聚糖分别加入上述离子液体中，边加热边溶解。等到完全溶解后，将上述两溶液完全混合，搅拌均匀，通N2排除体系中的氧气，在微波辐射条件900W，110℃下反应50min。样品取出后立刻在冰浴中冷却7min，用乙醇清洗反应产物，真空干燥后即可得到壳聚糖-木聚糖美拉德反应产物。
实施例3
用两只烧杯分别称取150g和25g离子液体（氯化1-丁基-3-甲基咪唑），称取1.5g纯化的壳聚糖和0.5g木聚糖分别加入上述离子液体中，边加热边溶解。等到完全溶解后，将上述两溶液完全混合，搅拌均匀，通N2排除体系中的氧气，在微波辐射条件800W，120℃下反应60min。样品取出后立刻在冰浴中冷却12min，用乙醇清洗反应产物，真空干燥后即可得到壳聚糖-木聚糖美拉德反应产物。
表1.本发明实施实例1～3的美拉德反应产物的抗氧化能力
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 清除H2O2能力/% | 88.83 | 62.78 | 91.65 |
| 螯合能力/% | 15.34 | 10.51 | 5.85 |
| 清除O2 -·能力/% | 88.57 | 76.04 | 66.54 |
| 还原力/在700nm处的ABS | 0.234 | 0.164 | 0.22 |
Claims (8)
1.一种壳聚糖-木聚糖美拉德反应产物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将壳聚糖和木聚糖分别溶于同一种离子液体中，直至完全溶解；
（2）在搅拌条件下使上述两种液体混合均匀，通N2排除反应体系中的氧气，在微波辐射下，在100～120℃反应；
（3）反应结束后，取出样品立刻在冰浴中冷却5～15min，用乙醇清洗反应产物，真空干燥后即得到壳聚糖-木聚糖美拉德反应产物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离子液体为氯化1-丁基-3-甲基咪唑。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述反应体系中壳聚糖的质量分数为0.4～1.0%，木聚糖的质量分数为0.2～1.2%。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述微波辐射的功率为700～900W。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述反应时间为50～70min。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖的粘度为100-200cps，脱乙酰度≥85%；木聚糖纯度≥85%。
7.权利要求1～6任一项方法制备的壳聚糖-木聚糖美拉德反应产物。
8.权利要求7所述壳聚糖-木聚糖美拉德反应产物作为食品防腐剂的应用。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160413 |