CN106632726A - 一种壳聚糖接枝精氨酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种精氨酸接枝壳聚糖的方法：配置适当浓度的精氨酸乙醇溶液，并加入与精氨酸摩尔比为1∶1的壳聚糖，然后配置二环己基碳二亚胺(DCC)乙醇溶液匀速滴加到精氨酸壳聚糖混合溶液中，调pH到5，同时加入适量4-二甲氨基吡啶(DMAP)并反应10h，反应后的溶液多次用无水乙醇洗涤以去除异脲，然后溶液依次在聚乙二醇溶液和蒸馏水中反复透析数次后，最后冷冻干燥得到精氨酸接枝壳聚糖产物。本发明通过精氨酸接枝壳聚糖，不仅提高了壳聚糖的活性，而且使精氨酸的优点得到更加充分地应用。

Description

一种壳聚糖接枝精氨酸的方法

技术领域

本发明涉及壳聚糖改性的技术领域，特别是一种壳聚糖接枝精氨酸的方法

背景技术

壳聚糖又名聚氨基葡萄糖，其化学式为C₆H₁₁NO₄，是甲壳素脱去部分或全部乙酰基得到的产物。壳聚糖具有无毒无害，可生物降解等优良特性，尤为突出的壳聚糖的抗菌性能使得其在生物技术领域、食品方面、化妆品行业等其他领域达到广泛应用。但值得注意的是由于壳聚糖的活性受到本身脱乙酰度和分子量等诸多因素的影响，并且易降解，在大多数溶剂中溶解性差，所以人们对壳聚糖的改性做了大量的研究提高其活性，包括羧基化、季铵盐型烷基化、以及氨基化和硫脲化等。本发明就研究了将壳聚糖氨基化的工艺过程，即精氨酸接枝壳聚糖。

精氨酸，化学名为a-氨基-β-胍基戊酸，化学式为N₆H₁₄N₄O₂。精氨酸是重要的化工产品，在医疗、食品、化妆品方面有着极为广泛的应用，例如，精氨酸是人体的半必需氨基酸，可以为肠胃病患者以及消化道疾病患者，提供必要的蛋白质营养成分，为慢性疾病或者急性患者，提供不用口服的营养物质，预防或者减少放射辐射或者癌症因素引起的白细胞减少症；精氨酸也是多种化妆品的重要原料；精氨酸可以作为食品添加剂，添加到运动功能性饮料中或作为食品调味品，多用于排斥钠类物质的患者。目前国内外生产精氨酸的方法主要有水解蛋白法、生物酶法、化学合成法和发酵法，所以保证了精氨酸不仅应用广泛，而且来源充足，是改性壳聚糖非常理想的选择。

发明内容

本发明的目的就是针对上述存在的问题而提供一种精氨酸接枝精氨酸的方法。通过本发明制备方法，精氨酸可以成功接枝壳聚糖。

附图说明

图1为精氨酸、壳聚糖和精氨酸接枝壳聚糖的红外光谱图。

提取工艺

本发明是利用精氨酸接枝壳聚糖，具体操作工艺如下：

配置16g/L精氨酸70％(v/v)乙醇溶液，在50℃水浴锅中搅拌1h，使得精氨酸充分溶解到蒸馏水中。

称取与精氨酸摩尔比为1∶1的壳聚糖，加入到上述精氨酸乙醇溶液中。

称取与精氨酸摩尔比为1∶1的二环己基碳二亚胺(DCC)，并用95％乙醇溶解，在30min内匀速滴加到上述混合溶液中，并在30℃水浴锅中不断搅拌。

利用1mol/L盐酸溶液将上述混合溶液的PH调至5后，加入DCC摩尔质量的5％的4-二甲氨基吡啶(DMAP)，不断搅拌，30℃反应10h。

将反应后的溶液过滤，滤渣溶于适量的无水乙醇中，50℃搅拌2h以去除异脲。此过程反复3次。

将上述溶液装入透析袋中，先在蒸馏水中透析，待透析由于蒸馏水进入完全膨胀后放入18％(m/v)聚乙二醇20000溶液中透析过夜，此过程反复3次以去除过量的精氨酸和其他杂质，并达到反应物后冷冻干燥、粉碎，得最终产物，即精氨酸接枝精氨酸。

测定

一)红外光谱分析

通过分析精氨酸、壳聚糖和精氨酸接枝壳聚糖的红外光谱图(图1)可知，精氨酸接枝壳聚糖以后，在2897cm^-1出现明显的吸收峰，是因为精氨酸中含有较多-CH₂键；精氨酸1721cm^-1处的C＝O的伸缩峰消失，而壳聚糖被改性后在1635cm^-1的吸收峰加强，一方面是因为精氨酸的羧基和壳聚糖的羟基形成的酰胺键C＝O的伸缩振动和N-H的弯曲振动，另一方面是因为C＝N的伸缩振动；由于精氨酸胍基中的C＝N和C-N形成p-π共轭，使得壳聚糖1417cm^-1处的吸收峰向高频区横移，就使得改性后的壳聚糖在1454cm^-1处出现吸收峰；1099cm^-1的吸收峰是因为精氨酸的C-O-C的伸缩振动。

二)氮元素含量分析结果

准确称取100mg固体样品，放入干燥洁净的煮解瓶中，保证样品落入烧瓶底部。加入等质量的硫酸铜-硫酸钾混合物(mCuSO₄∶mK₂SO₄＝1∶3)。随后加入浓硫酸20mL以及2mL双氧水。在凯氏烧瓶口放一小漏斗，使烧瓶成45°倾斜。用小火缓慢加热，并加入防沸玻璃珠使溶液保持在沸点以下，等沸泡停止，逐步加大火力，反应物先变焦黑，后逐渐变成草绿色，最后变成橙明的淡蓝绿色或几乎无色，期间分三次，每次加入2mL双氧水以加速变色。样品经过凯氏蒸馏后，用0.025mL标准盐酸溶液滴定所收集的蒸馏液，终点时，指示剂由绿色变为灰色，过量一滴呈粉红色。样品氮含量按下式计算

其中，V－－减去空白后，样品所消耗盐酸标准溶液的体积(mL)

C－－盐酸标准溶液的摩尔浓度

W－－样品的重量(mg)

经凯氏定氮测定本实验壳聚糖的的氮含量为7.06％，经接枝精氨酸后氮含量为13.34％，由于精氨酸单体为2-氨基-5-胍基戊酸，每分子精氨酸含有两个氨基与两个亚氨基，氮含量为32.15％，远高于壳聚糖，因此壳聚糖接枝精氨酸后依然导致产物氮含量增加，而取代度越高，则氮含量越高。因此，经过测定接枝产物的氮含量结果表明，本实验已经在壳聚糖大分子链上成功引入了一定数量的精氨酸。

Claims (5)

1.一种精氨酸接枝壳聚糖的方法其特征在于壳聚糖为研究对象，利用精氨酸接枝壳聚糖，并以二环己基碳二亚胺(DCC)为引发剂，4-二甲氨基吡啶(DMAP)为催化剂。

2.根据权利要求书1所述，精氨酸接枝壳聚糖的的特征在于，精氨酸与壳聚糖的摩尔比为1.1，而且精氨酸溶液为16g/L的70％乙醇溶液，然后加入引发剂。

3.根据权利要求书2所述，加入引发剂的特征在于引发剂DCC与精氨酸的摩尔比为1∶1，并用95％的乙醇溶液溶解，在30min内匀速滴加，开始反应。

4.根据权利要求书3所述，精氨酸与壳聚糖反应的特征在于，催化剂DMAP的量为引发剂DCC摩尔质量的5％，反应体系放入pH为5，反应温度为30℃，反应时间10h，并不断搅拌，反应结束后除杂。

5.根据权利要求书4所述，反应产物除杂的特征在于将产物溶于无水乙醇中，50℃不断搅拌2h，使异脲充分溶解过滤，此过程重复3次后，再将产物在蒸馏水中透析过夜后，在聚乙二醇溶液中透析过夜，如此反复后除去过量精氨酸得到最终产物。