2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的制备及其抗菌性分析.doc

2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的制备及其抗菌性分析摘要：以，环氧丙基三甲基氯化铵（）和壳聚糖为原料制备水溶性的壳聚糖季铵盐羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖（），采用傅立叶红外光谱仪（谱图）和核磁共振仪（图谱）表征的结构，并进行抗菌性研究。结果表明，溶液和浸泡过的无纺布对大肠杆菌（escherichia coli）和空肠弯曲菌（c ）有抑菌效果，其中对空肠弯曲菌的最低抑菌浓度（）为 ，说明是一种具有应用潜力的高分子抗菌剂。关键词：壳聚糖季铵盐；表征；抗菌性；htcccharacterization and antimicrobial activity of 2-hydroxypropyltrimethyl ammonium chloride chitosanong ，u ，u ，ian (department of chemical engineering, yangzhou polytechnic institute, yangzhou 225127, jiangsu, china)： 2-hydroxypropyltrimethyl ammonium chloride （） ， （gta） ， d d d （） . wa ： ； ； ； 2-hydroxypropyltrimethyl ammonium chloride chitosan（）壳聚糖（）是甲壳素经浓碱溶液处理后脱去乙酰基的产物，又名甲壳胺、脱乙酰甲壳素，化学名 （，）氨基脱氧葡萄糖。壳聚糖以其独特的生物相容性、生物降解性、抗菌性、无毒性、生物活性和其独特的物理化学属性引起人们的重视，在化工、纺织、印染、造纸和医药等领域有广泛的应用前景。但是由于壳聚糖分子内、分子间存在强大的氢键作用，大分子间存在着紧密的晶态有序结构，难以熔化，也难以溶解于水和多数有机溶剂，限制了其实际应用。而经过衍生化的壳聚糖克服了其溶解性差的缺点，能很好溶解，并增加了正电性。虽然目前已有文献报道了壳聚糖的酰基化、羧基化、烷基化、酯化、形成席夫碱和交联等改性研究，但对这些衍生物的应用研究的报道却较少。羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖（）是一种合成工艺较为成熟的水溶性壳聚糖衍生物，本试验利用环氧开环法铵盐制备，并进一步研究的抗菌性。材料与方法 材料 试验试剂 壳聚糖（脱乙酰度，连云港生物制剂有限责任公司）；冰醋酸、氢氧化钠、异丙醇、硫酸钠、无水乙醇（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；，环氧丙基三甲基氯化铵（）（工业级，杭州银湖化工有限公司）；大肠杆菌、空肠弯曲菌（革兰氏阴性菌）；无纺布（市售）；其他培养液（自制）。 仪器与设备 型傅立叶红外光谱仪（德国公司）；生物分光光度计（德国公司）；核磁共振光谱仪（德国公司）。 方法 的合成 称取 壳聚糖溶于 的乙酸溶液，搅拌溶解后逐滴加入 溶液至为，有大量白色絮状壳聚糖析出，再浸泡 ，然后抽滤得到白色沉淀物用去离子水洗至中性。将白色沉淀物及 异丙醇加入到三颈瓶中，搅拌并升温至 ，定时（每隔 ）滴入定量的异丙醇溶液（ ），每次滴定时间为 。反应结束后，加入 的无水乙醇进行沉淀，抽滤后用无水乙醇洗涤次， 真空干燥 。 的抗菌试验 菌悬浮液的制备：将活化后的细菌用接种环挑取2环菌苔于无菌缓冲溶液中，使用生物分光光度计调节值为，备用。抗菌效率的测定：取 值为的菌悬浮液加入到 的 壳聚糖季铵盐溶液中，同时取 菌液加入到 的缓冲液中作为对照，分别在混合后、 涂平板， 培养箱培养 ，观察试验结果。用平板计数法计数并计算抑菌率。抑菌率。最低抑菌浓度（）的测定：用缓冲溶液配制不同浓度的溶液（、 ），高压灭菌。取个平板，分别取上述不同浓度溶液 涂覆平板，再取 的值为的菌悬浮液均匀涂抹平板，置 培养箱培养 后，观察菌落的生长情况，以完全无菌落的溶液最低浓度为的最小抑菌浓度（）。溶液浸渍无纺布的抑菌性：配制 的溶液 ，高压灭菌备用。取边长 的正方形无纺布块，分别编号、。其中样放置在蒸馏水中浸泡 作为对照，样放置在相同体积溶液中浸泡相同时间。取出无纺布并分别贴于平板中央， 培养箱中培养 ，观察菌落的情况。 红外光谱测定分析 红外光谱测定样品的结构，使用德国公司的型傅立叶红外光谱仪，压片，扫描范围 ，分析谱图。 核磁分析 采用核磁共振光谱仪（ ），为溶剂，四甲基硅烷为内标，绘制分析谱图。 结果与分析 的抑菌特性 抑菌效率 由作用时间对抑菌率的影响（图）可见，作用时间越长，溶液抑菌效果越好，与大肠杆菌和空肠弯曲菌作用 后，抑菌率分别达到和。对空肠弯曲菌的抑菌率明显高于对大肠杆菌的抑菌率，推测原因为空肠弯曲菌表面负电性高于大肠杆菌，增强了对空肠弯曲菌的吸附力。 对空肠弯曲菌的最小抑菌浓度（） 最小抑菌浓度测定结果（表）显示，随着溶液浓度的增大，对空肠弯曲菌的抑菌效果明显提高。溶液浓度 ，对空肠弯曲菌有抑菌效果，浓度为 时可以完全抑制其生长，溶液对空肠弯曲菌的最小抑菌浓度（）为 。 经浸渍的无纺布的抑菌作用 蒸馏水和溶液浸渍无纺布后，从无纺布的抑菌试验结果（图）可见，浸渍过溶液的无纺布的平板内没有细菌生长（图），具有抑菌效果；而浸渍过蒸馏水的无纺布的平板内则有细菌生长（图）。可见具有良好的抑菌性，可作为一种具有应用潜力的抗菌剂。 的表征由壳聚糖和羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的谱图（图）可见，和都在 （伸缩振动峰）、 （伸缩振动峰）、 （伸缩振动峰）出现了多糖骨架的特征吸收峰。在的红外谱图中，壳聚糖在 处伯氨基的面内弯曲振动吸收峰消失，而在 、 、 27 处出现了新的吸收峰，分别为季铵盐化基团中的变形振动峰和伸缩振动峰，表明壳聚糖分子中中的已经被（）（）基团部分取代并生成了羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖。3 表征从的谱图（图）可见，在 处出现了引进的季铵盐支链基团中个甲基（）上的的峰， 对应于吡喃苷杂环上的，而在 、 、 处出现的峰分别对应于所引进的季铵盐支链基团上的、上的，、分别对应于杂环中的、上的，这些数据与文献中用改性剂对壳聚糖进行接枝改性得到的壳聚糖季铵化衍生物的谱图中的数据相近。可见2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖为壳聚糖位氨基上发生取代反应的产物。 结论利用环氧活性基团与壳聚糖分子中的氨基反应，生成衍生物，试验验证了的抑菌效果。结果表明，对空肠弯曲菌和大肠杆菌具有抑菌作用，其抑菌率随作用时间的延长而提高；对空肠弯曲菌的抑菌效果较好，其最小抑菌浓度为 ，说明可作为一种具有应用潜力的抗菌剂。参考文献： 李俊英，冯圣玉，李天铎聚硅氧烷季铵盐抗菌整理剂的合成及应用日用化学工业，（）： ， ， ，： ， ， ： 程国君壳聚