CN107344971A - 一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种聚‑ε‑赖氨酸改性壳聚糖及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：1)将壳聚糖溶解到pH4.5～5.0的MES缓冲溶液中，形成壳聚糖溶液；将聚‑ε‑赖氨酸、N‑羟基琥珀酰亚胺和1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐溶解于2‑(N‑吗啉代)乙烷磺酸(MES)缓冲液中，获得聚‑ε‑赖氨酸活化溶液；2)将聚‑ε‑赖氨酸活化溶液加入壳聚糖溶液中，在0～35℃下反应6～48小时；3)向步骤2)的反应液中加入盐酸羟胺终止反应；4)过滤反应液，然后用水透析，得到聚‑ε‑赖氨酸改性壳聚糖溶液；5)干燥，即得到聚‑ε‑赖氨酸改性壳聚糖。该聚‑ε‑赖氨酸改性壳聚糖具有良好的抗菌性能和较高的生物安全性。

Description

一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖及其制备方法
技术领域
本发明涉及壳聚糖制备领域。更具体地，涉及一种聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖及其制备方法。
背景技术
甲壳素是地球上储量仅次于纤维素的天然可再生资源，而由甲壳素脱乙酰后得到的壳聚糖是一种聚阳离子碱性多糖，除了具有无毒、无免疫原性、良好的生物可降解性和生物相容性外，它还具有许多高分子材料所不具备的消炎作用以及促进药物对生物膜表面的渗透和吸收的作用，因此壳聚糖被应用于医药、食品、化工及环保等行业。然而由于壳聚糖分子内和分子间存在较强的氢键作用，使得壳聚糖难溶于水，极大地限制了在以上诸多领域的广泛应用。
壳聚糖分子上含有可反应的羟基和氨基，可通过控制与羟基或氨基的反应条件，进行如酰基化、羧基化、醚化、NH2烷基化、酯化、水解等反应(J.Adv.Drug.Deliv.Rev.2001,50,591.)，引入其他基团制成系列水溶性壳聚糖衍生物，从而改变其物理化学性能，赋予壳聚糖更多的特定功能，以适应更多领域的需要，进一步拓宽壳聚糖的适用范围。
聚-ε-赖氨酸是赖氨酸残基通过α-羧基和ε-氨基形成的酰胺键连接而成聚合物，在人体内分解为赖氨酸，而赖氨酸是人体必需的8种氨基酸之一。聚-ε-赖氨酸溶于水，可生物降解，无毒，热稳定性好，可有效抑制多种革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌和真菌，并且对生物膜有良好的穿透力。但是聚-ε-赖氨酸极易与蛋白质或者酸性多糖结合而丧失抗菌活性，同时，聚-ε-赖氨酸乳化性能差，进而限制了其应用。王莹莹等人采用干热美拉德反应制备了ε-聚赖氨酸-壳聚糖共价复合物，不同反应程度生成的复合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌呈现出不同的抑菌性(食品工业科技,2012,33(17):134-138.)。该方法反应温度高、耗时长，制备过程需要大量缓冲盐的水，同时，美拉德反应制备的产物颜色发生褐变，影响产物的广泛应用。
如果能够将聚-ε-赖氨酸接枝在壳聚糖分子链上，提高聚-ε-赖氨酸乳化性能的同时，将会得到一种既易溶于水，又有一定广谱抗菌性的高分子抗菌剂。
因此，需要提供一种既能提高壳聚糖抗菌功能又能提高壳聚糖生物安全性的壳聚糖衍生物及其制备方法
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题在于提供一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖。
本发明要解决的第二个技术问题在于提供一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖，所述改性壳聚糖具有如式(Ⅰ)的分子结构：
其中，x、y、n和a为自然数，0＜x≤107，0＜y≤107，102≤n≤107，25≤a≤30。
所述聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖，不但改善了壳聚糖的水溶性，而且在提高壳聚糖的抑菌抗菌性能，同时生物安全性没有降低。另外，该聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖作为生物可降解材料，抗菌效果好、毒性小、生物安全性高，是一种绿色产品。
一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖的制备方法，包括如下步骤：
1)将壳聚糖溶解到pH4.5～5.0的MES缓冲溶液中，形成壳聚糖溶液；将聚-ε-赖氨酸、N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐溶解于MES缓冲液中，获得聚-ε-赖氨酸活化溶液；
2)将聚-ε-赖氨酸活化溶液加入壳聚糖溶液中，在0～35℃下反应6～48小时；
3)向步骤2)的反应液中加入盐酸羟胺终止反应；
4)过滤反应液，然后用水透析，得到聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖溶液；
5)干燥，即得到聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖。
其中所述壳聚糖可选用分子量在1000～1,500,000g/mol之间的各种市售壳聚糖，优选地，壳聚糖的分子量为103～107g/mol。在此分子量范围可以保证壳聚糖的高分子属性，分子量太大水溶性变差，抗菌性能也会下降。
所述壳聚糖为脱乙酰化的壳聚糖，脱乙酰化是保证壳聚糖分子上有足够的氨基提供接枝位点。所述壳聚糖脱乙酰度为50～100％，优选地，所述壳聚糖脱乙酰度为85％以上，更优选地，采用脱乙酰度90％以上,分子量在2～20万g/mol之间的壳聚糖。
在一个实施方案中，在0～35℃条件下，将聚-ε-赖氨酸、N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐溶解于2-(N-吗啉代)乙烷磺酸(MES)缓冲液中，恒温搅拌活化0.5～3小时，获得聚-ε-赖氨酸活化溶液。
所述MES缓冲液为2-(N-吗啉)乙磺酸一水合物缓冲溶液，其浓度为常规使用浓度，优选地，所述MES缓冲液的浓度为15～100mmol/L。
所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量体积百分比为0.1％～20％。壳聚糖在这个浓度范围能够使得接枝反应的更顺利进行，浓度太大则会因溶液粘度过大无法进行反应。
所述壳聚糖与聚-ε-赖氨酸的摩尔比为1～50∶1。
所述1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)与聚-ε-赖氨酸的摩尔比为0.5～5∶1。
所述N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)的摩尔比为1∶1。
在步骤3)中，聚-ε-赖氨酸与盐酸羟胺的摩尔比为1∶1～50。优选地，聚-ε-赖氨酸与盐酸羟胺的摩尔比为1∶1。
步骤2)中，反应温度控制在0～35℃。此条件是为了保证聚-ε-赖氨酸在反应液中具有足够的活性，低于零度水可能会结冰，影响反应活性。
优选地，步骤4)中，采用去离子水透析反应所得聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖，以去除小分子副产物或杂质，纯化样品。优选地，去离子水透析过程中，每5～10小时换水一次，换水6～8次。此优选条件是为了保证在合适的时间内充分去除反应液中的小分子反应物或副产物。另外，壳聚糖经聚-ε-赖氨酸改性后进行透析处理，还避免了壳聚糖工业生产中常用的醇析法纯化产品所造成的杂质去除不尽的缺点。透析后的水溶液通过冷冻干燥的方法干燥得到最后的产品。
步骤5)中，优选地采用冷冻干燥的方法干燥聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖溶液。采用冷冻干燥的方法来处理样品，既避免了传统样品烘干过程改性功能基团因变温分解而导致的抑菌功能或生物安全性下降，同时冷冻干燥使样品具有三维大孔网络结构，有利于溶解过程中溶剂的快速渗入提高了样品的溶解速度。
本发明的有益效果如下：
1.由于聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖有天然氨基酸-赖氨酸聚合物的修饰，在提高了抗菌性能的同时又具有较高的生物安全性。
2.反应主要原料壳聚糖来源广泛，价格相对便宜。
3.壳聚糖具有生物可降解性，本身无毒，生产过程中不会产生污染。
4.未改性的壳聚糖一般需要pH小于6.0才能使用，而本发明聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖使用的pH范围变宽，在酸性条件至弱碱性(小于9.0)条件下均可使用。
5.由于采用了冻干技术，产品具有三维大孔结构，有利于溶解过程中水分子的快速渗入，水溶性好。
6.合成条件：从酸性或混合溶剂到缓冲溶液，条件温和，节能环保。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出原料壳聚糖的H1NMR谱图。
图2示出本发明实施例1制备的聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖H1NMR谱图。
图3示出本发明实施例1制备的聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖采用涂板法对金色葡萄球菌进行抗菌性能测试的结果照片。
图4示出对比例壳聚糖采用涂板法对金色葡萄球菌进行抗菌性能测试的结果照片。
图5示出对比例聚赖氨酸采用涂板法对金色葡萄球菌进行抗菌性能测试的结果照片。
图6示出聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖的制备线路图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1：制备聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖及抗菌测试
一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖，其分子结构式如下所示
其中，x、y、n和a为自然数，0＜x≤107，0＜y≤107，102≤n≤107，25≤a≤30。
上述壳聚糖衍生物的具体制备方法如下：
称取0.1克壳聚糖加入到100毫升pH4.8的MES缓冲溶液中，室温下机械搅拌半小时，以便壳聚糖溶解完全，从而得到质量体积百分比浓度为0.1％的均匀壳聚糖溶液；然后，在冰水混合浴中，将聚-ε-赖氨酸、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)溶于25mmol/L的pH4.8的MES缓冲溶液中，溶解3小时，获得活化的聚-ε-赖氨酸溶液；将20mL活化的聚-ε-赖氨酸溶液加入壳聚糖溶液中，于室温下持续搅拌反应48小时，其中壳聚糖、聚-ε-赖氨酸、NHS和EDC的摩尔比为50:1:5:5；然后将反应液装入透析袋，将透析袋两端扎紧放入去离子水中透析处理，每隔五小时换水一次，换水八次后将透析液放入-86℃冰箱冷冻一小时后，放入冻干机直至冻干为止即可得所述聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖。
图1示出原料壳聚糖的H1NMR谱图。图2示出本发明实施例1制备的聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖H1NMR谱图。
图3示出本发明实施例1制备的聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖采用涂板法对金黄色葡萄球菌进行抗菌性能测试的结果照片，从左到右依次是采用浓度为1mg/mL、0.5mg/mL、0.25mg/mL、0.1mg/mL、0.05mg/mL本实施例制备的聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖(溶解在中性的生理盐水中)以及空白对照组(不添加任何抗菌剂)的培养基，涂菌后在37℃的恒温恒湿培养箱中培养36小时后的抗菌测试结果。该结果表明：本实施例制备的聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖对金色葡萄球菌具有良好抑制性能。
对本实施例制备的产品采用涂板法对金色葡萄球菌抑菌率的数据统计结果如下表：
表1聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖抑菌性能测试结果
以上各数据结果说明：聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖不但具有良好的抗菌性能。
实施例2：制备聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖
一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖，其分子结构式如下所示
其中，x、y、n和a为自然数，0＜x≤107，0＜y≤107，102≤n≤107，
25≤a≤30。
上述壳聚糖衍生物的具体制备方法如下：
称取0.5克壳聚糖加入到100毫升pH4.8的MES缓冲溶液中，室温下机械搅拌半小时，以便壳聚糖溶解完全，从而得到质量体积百分比浓度为0.5％的均匀壳聚糖溶液；然后，在冰水混合浴中，将聚-ε-赖氨酸、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)溶于25mmol/L的pH4.8的MES的缓冲溶液中，溶解3小时，获得活化的聚-ε-赖氨酸溶液；将20mL活化的聚-ε-赖氨酸溶液加入壳聚糖溶液中，于室温下持续搅拌反应48小时，其中聚-ε-赖氨酸、NHS和EDC的摩尔比为20:1:4:4；然后将反应液装入透析袋，将透析袋两端扎紧放入去离子水中透析处理，每隔五小时换水一次，换水八次后将透析液放入-86℃冰箱冷冻一小时后，放入冻干机直至冻干为止即可得所述聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖衍生物。对该实施例制备的聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖衍生物参照实施例1进行抗菌性能与安全性能测试，其结果与实施例1类似。
实施例3：制备聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖
一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖，其分子结构式如下所示
其中，x、y、n和a为自然数，0＜x≤107，0＜y≤107，102≤n≤107，25≤a≤30。
上述壳聚糖衍生物的具体制备方法如下：
称取1.0克壳聚糖加入到100毫升pH4.8的MES缓冲溶液中，室温下机械搅拌一小时，以便壳聚糖溶解完全，从而得到质量体积百分比浓度为1％的均匀壳聚糖溶液；然后，在室温中，将聚-ε-赖氨酸、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)溶于25mmol/L的pH4.8的MES缓冲溶液中，溶解2小时，获得活化的聚-ε-赖氨酸溶液；将20mL活化的聚-ε-赖氨酸溶液加入壳聚糖溶液中，于室温下持续搅拌反应24小时，其中壳聚糖、聚-ε-赖氨酸、NHS和EDC的摩尔比为10:1:2:2；然后将反应液装入透析袋，将透析袋两端扎紧放入去离子水中透析处理，每隔五小时换水一次，换水八次后将透析液放入-86℃冰箱冷冻一小时后，放入冻干机直至冻干为止即可得所述聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖衍生物。对该实施例制备的聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖衍生物参照实施例1进行抗菌性能与安全性能测试，其结果与实施例1类似。
实施例4：制备聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖
一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖，其分子结构式如下所示
其中，x、y、n和a为自然数，0＜x≤107，0＜y≤107，102≤n≤107，25≤a≤30。
上述壳聚糖衍生物的具体制备方法如下：
称取2.0克壳聚糖加入到100毫升pH4.8的MES缓冲溶液中，45℃水浴下机械搅拌一小时，以便壳聚糖溶解完全，从而得到质量体积百分比浓度为2％的均匀壳聚糖溶液；然后，在室温中，将聚-ε-赖氨酸、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)溶于(25mmol/L的pH4.8的MES的缓冲溶液中，溶解2小时，获得活化的聚-ε-赖氨酸溶液；将20mL活化的聚-ε-赖氨酸溶液加入壳聚糖溶液中，于室温下持续搅拌反应24小时，其中壳聚糖、聚-ε-赖氨酸、NHS和EDC的摩尔比为5:1:2:2；然后将反应液装入透析袋，将透析袋两端扎紧放入去离子水中透析处理，每隔8小时换水一次，换水八次后将透析液放入-86℃冰箱冷冻一小时后，放入冻干机直至冻干为止即可得所述聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖衍生物。对该实施例制备的聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖衍生物参照实施例1进行抗菌性能与安全性能测试，其结果与实施例1类似。
实施例5：制备聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖
一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖，其分子结构式如下所示
其中，x、y、n和a为自然数，0＜x≤107，0＜y≤107，102≤n≤107，25≤a≤30。
上述壳聚糖衍生物的具体制备方法如下：
称取5.0克壳聚糖加入到100毫升pH4.8的MES缓冲液中，50℃水浴下机械搅拌一小时，以便壳聚糖溶解完全，从而得到质量体积百分比浓度为5％的均匀壳聚糖溶液；然后，在室温下，将聚-ε-赖氨酸、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)溶于25mmol/L的pH4.8的MES的缓冲溶液中，溶解2小时，获得活化的聚-ε-赖氨酸溶液；将20mL活化的聚-ε-赖氨酸溶液加入壳聚糖溶液中，于室温下持续搅拌反应24小时，其中壳聚糖、聚-ε-赖氨酸、NHS和EDC的摩尔比为5:1:4:4；然后将反应液装入透析袋，将透析袋两端扎紧放入去离子水中透析处理，每隔八小时换水一次，换水八次后将透析液放入-86℃冰箱冷冻一小时后，放入冻干机直至冻干为止即可得所述聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖衍生物。对该实施例制备的聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖衍生物参照实施例1进行抗菌性能与安全性能测试，其结果与实施例1类似。
实施例6：制备聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖
一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖，其分子结构式如下所示
其中，x、y、n、a为自然数，0＜x≤107，0＜y≤107，102≤n≤107，25≤a≤30。
上述壳聚糖衍生物的具体制备方法如下：
称取7.0克壳聚糖加入到100毫升pH4.8的MES缓冲液中，60℃的水浴条件下机械搅拌二小时，以便壳聚糖溶解完全，从而得到质量体积百分比浓度为7％的均匀溶液；然后，将室温下，将聚-ε-赖氨酸、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)溶于(25mmol/L的2-(N-吗啉代)乙烷磺酸(MES)的缓冲溶液)中，溶解2小时，获得活化的聚-ε-赖氨酸溶液；将30mL活化的聚-ε-赖氨酸溶液加入壳聚糖溶液中，于35℃水浴中持续搅拌反应24小时，其中壳聚糖、聚-ε-赖氨酸、NHS和EDC的摩尔比为4:1:3:3；然后将反应液装入透析袋，将透析袋两端扎紧放入去离子水中透析处理，每隔十小时换水一次，换水六次后将透析液放入-86℃冰箱冷冻一小时后，放入冻干机直至冻干为止即可得所述聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖衍生物。对该实施例制备的聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖衍生物参照实施例1进行抗菌性能与安全性能测试，其结果与实施例1类似。
实施例7：制备聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖
一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖，其分子结构式如下所示
其中，x、y、n和a为自然数，0＜x≤107，0＜y≤107，102≤n≤107，25≤a≤30。
上述壳聚糖衍生物的具体制备方法如下：
称取10.0克壳聚糖加入到100毫升pH4.8的MES缓冲液中，60℃的水浴条件下机械搅拌两小时，以便壳聚糖溶解完全，从而得到质量体积百分比浓度为10％的均匀溶液；然后，在35℃水浴中，将聚-ε-赖氨酸、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)溶于25mmol/L的pH4.8的MES缓冲溶液中，溶解0.5小时，获得活化的聚-ε-赖氨酸溶液；将40mL活化的聚-ε-赖氨酸溶液加入壳聚糖溶液中，于室温下持续搅拌反应6小时，其中壳聚糖、聚-ε-赖氨酸、NHS和EDC的摩尔比为2:1:2:2；然后将反应液装入透析袋，将透析袋两端扎紧放入去离子水中透析处理，每隔五小时换水一次，换水八次后将透析液放入-86℃冰箱冷冻一小时后，放入冻干机直至冻干为止即可得所述聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖衍生物。对该实施例制备的聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖衍生物参照实施例1进行抗菌性能与安全性能测试，其结果与实施例1类似。
实施例8：制备聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖
一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖，其分子结构式如下所示
其中，a、x、y和n为自然数，0＜x≤107，0＜y≤107，102≤n≤107，25≤a≤30。
上述壳聚糖衍生物的具体制备方法如下：
称取15.0克壳聚糖加入到100毫升pH4.8的MES缓冲溶液中，80℃的水浴条件下机械搅拌两小时，以便壳聚糖溶解完全，从而得到质量体积百分比浓度为2％的均匀溶液；然后，在35℃水浴中，将聚-ε-赖氨酸、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)溶于pH4.8的MES的缓冲溶液中，溶解0.5小时，获得活化的聚-ε-赖氨酸溶液；将50mL活化的聚-ε-赖氨酸溶液加入壳聚糖溶液中，于35℃水浴中持续搅拌反应24小时，其中壳聚糖、聚-ε-赖氨酸、NHS、EDC的摩尔比为2:2:1:1；然后将反应液装入透析袋，将透析袋两端扎紧放入去离子水中透析处理，每隔十小时换水一次，换水六次后将透析液放入-86℃冰箱冷冻一小时后，放入冻干机直至冻干为止即可得所述聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖衍生物。对该实施例制备的聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖衍生物参照实施例1进行抗菌性能与安全性能测试，其结果与实施例1类似。
实施例9：制备聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖
一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖，其分子结构式如下所示
其中，x、y、n和a为自然数，0＜x≤107，0＜y≤107，102≤n≤107，25≤a≤30。
上述壳聚糖衍生物的具体制备方法如下：
称取20.0克壳聚糖加入到100毫升pH4.8的MES缓冲溶液中，80℃的水浴条件下机械搅拌两小时，以便壳聚糖溶解完全，从而得到质量体积百分比浓度为20％的均匀溶液；然后，在35℃水浴中，将聚-ε-赖氨酸、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)溶于25mmol/L的pH4.8的MES的缓冲溶液中，溶解0.5小时，获得活化的聚-ε-赖氨酸溶液；将50mL活化的聚-ε-赖氨酸溶液加入壳聚糖溶液中，于35℃水浴中持续搅拌反应48小时，其中壳聚糖、聚-ε-赖氨酸、NHS和EDC的摩尔比为1:1:1:1；然后将反应液装入透析袋，将透析袋两端扎紧放入去离子水中透析处理，每隔十小时换水一次，换水六次后将透析液放入-86℃冰箱冷冻一小时后，放入冻干机直至冻干为止即可得所述聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖衍生物。对该实施例制备的聚-ε-赖氨酸改性的壳聚糖衍生物参照实施例1进行抗菌性能与安全性能测试，其结果与实施例1类似。
对比例1：壳聚糖抗菌性能测试
壳聚糖采用涂板法对金色葡萄球菌进行抗菌性能测试。将壳聚糖分散在中性的生理盐水中，配成5mg/mL和2.5mg/mL壳聚糖溶液，涂于平板培养板上。并设置空白对照组，该平板培养基不添加任何抗菌剂。在待测试的平板培养基上涂菌后，在37℃的恒温恒湿培养箱中培养36小时后，检测抗菌测试结果。测试结果如图4，从左到右依次是采用浓度为5mg/mL、2.5mg/mL和空白对照组。结果表明壳聚糖浓度为5mg/mL才能有效抑制金黄色葡萄球菌。
对比例2：壳聚糖抗菌性能测试
聚-ε-赖氨酸采用涂板法对金色葡萄球菌进行抗菌性能测试。将聚-ε-赖氨酸溶解在中性的生理盐水中，配成5mg/mL和2.5mg/mL的聚-ε-赖氨酸溶液，涂于平板培养板上。并设置空白对照组，该平板培养基不添加任何抗菌剂。在待测试的平板培养基上涂菌后，在37℃的恒温恒湿培养箱中培养36小时后，检测抗菌测试结果。测试结果如图5，从左到右依次是采用浓度为5mg/mL、2.5mg/mL和空白对照组。结果表明聚-ε-赖氨酸浓度为2.5mg/mL时能有效地抑制金黄色葡萄球菌。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖，其特征在于，所述改性壳聚糖具有如式(Ⅰ)的分子结构：
其中，x、y、n和a为自然数，0＜x≤107，0＜y≤107，102≤n≤107，25≤a≤30。
2.如权利要求1所述的聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将壳聚糖溶解到pH4.5～5.0的MES缓冲溶液中，形成壳聚糖溶液；将聚-ε-赖氨酸、N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐溶解于MES缓冲液中，获得聚-ε-赖氨酸活化溶液；
2)将聚-ε-赖氨酸活化溶液加入壳聚糖溶液中，在0～35℃下反应6～48小时；
3)向步骤2)的反应液中加入盐酸羟胺终止反应；
4)过滤反应液，然后用水透析，得到聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖溶液；
5)干燥，即得到聚-ε-赖氨酸改性壳聚糖。
3.如权利要求2的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖分子量为1000～1,500,000g/mol，优选地，壳聚糖的分子量为103～107g/mol。
4.如权利要求所述2的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖的脱乙酰度为50～100％，优选地，所述壳聚糖的脱乙酰度为85％以上，更优选地，采用脱乙酰度90％以上,分子量在2～20万g/mol之间的壳聚糖。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在0-35℃条件下，将聚-ε-赖氨酸、N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐溶解于MES缓冲液中，恒温搅拌活化0.5～3小时，获得聚-ε-赖氨酸活化溶液。
6.如权利要求2的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量体积百分比为0.1％～20％。
7.如权利要求2的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖与聚-ε-赖氨酸的摩尔比为1～50∶1。
8.如权利要求2的制备方法，其特征在于，所述1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐与聚-ε-赖氨酸的摩尔比为0.5～5∶1。
9.如权利要求2的制备方法，其特征在于，所述N-羟基琥珀酰亚胺与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的摩尔比为1∶1。
10.如权利要求2的制备方法，其特征在于，在步骤3)中，聚-ε-赖氨酸与盐酸羟胺的摩尔比为1∶1～50；优选地，聚-ε-赖氨酸与盐酸羟胺的摩尔比为1∶1。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109053928A (zh) * 2018-05-30 2018-12-21 中国科学院兰州化学物理研究所 一种基于改性壳聚糖的生物大分子及其制备方法和应用
CN112717209A (zh) * 2020-12-29 2021-04-30 中国科学院理化技术研究所 一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料及其制备方法和应用
CN113896812A (zh) * 2021-10-09 2022-01-07 华中科技大学鄂州工业技术研究院 一种壳聚糖衍生物及其制备方法和应用
CN114478836A (zh) * 2022-03-15 2022-05-13 内蒙古农业大学 一种壳寡糖二氨基己酰胺类衍生物及其制备方法
CN115572397A (zh) * 2022-09-05 2023-01-06 临沂金锣文瑞食品有限公司 一种ε-聚赖氨酸改性的壳聚糖膜及其应用
CN115606626A (zh) * 2022-09-05 2023-01-17 临沂金锣文瑞食品有限公司 一种ε-聚赖氨酸-葡聚糖美拉德初级反应产物及其应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103857702A (zh) * 2011-10-03 2014-06-11 南洋理工大学 具有优异广谱抗微生物活性和高选择性的阳离子肽多糖
CN105218699A (zh) * 2014-07-04 2016-01-06 中国医学科学院药物研究所 寡聚精氨酸共价修饰的壳聚糖、制备方法、筛选及应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103857702A (zh) * 2011-10-03 2014-06-11 南洋理工大学 具有优异广谱抗微生物活性和高选择性的阳离子肽多糖
CN105218699A (zh) * 2014-07-04 2016-01-06 中国医学科学院药物研究所 寡聚精氨酸共价修饰的壳聚糖、制备方法、筛选及应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
于新等: "《天然食品添加剂》", 31 March 2014, 中国轻工业出版社 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109053928A (zh) * 2018-05-30 2018-12-21 中国科学院兰州化学物理研究所 一种基于改性壳聚糖的生物大分子及其制备方法和应用
CN112717209A (zh) * 2020-12-29 2021-04-30 中国科学院理化技术研究所 一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料及其制备方法和应用
CN112717209B (zh) * 2020-12-29 2022-05-20 中国科学院理化技术研究所 一种节育器用抗菌聚乙烯复合材料及其制备方法和应用
CN113896812A (zh) * 2021-10-09 2022-01-07 华中科技大学鄂州工业技术研究院 一种壳聚糖衍生物及其制备方法和应用
CN113896812B (zh) * 2021-10-09 2023-03-17 华中科技大学鄂州工业技术研究院 一种壳聚糖衍生物及其制备方法和应用
CN114478836A (zh) * 2022-03-15 2022-05-13 内蒙古农业大学 一种壳寡糖二氨基己酰胺类衍生物及其制备方法
CN115572397A (zh) * 2022-09-05 2023-01-06 临沂金锣文瑞食品有限公司 一种ε-聚赖氨酸改性的壳聚糖膜及其应用
CN115606626A (zh) * 2022-09-05 2023-01-17 临沂金锣文瑞食品有限公司 一种ε-聚赖氨酸-葡聚糖美拉德初级反应产物及其应用
CN115572397B (zh) * 2022-09-05 2023-09-05 临沂金锣文瑞食品有限公司 一种ε-聚赖氨酸改性的壳聚糖膜及其应用

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