發(fā)布時間：2020-09-15 07:17

　　 甲殼素是自然界中來源廣泛、儲存量豐富的一種天然含氮多糖,具有良好的生物相容性、生物可降解性等特性,甲殼素經(jīng)脫乙酰得到殼聚糖。殼聚糖是自然界中唯一的一種天然堿性多糖,具有無毒性、成膜性、吸濕保濕性、抗氧化、抑菌等獨特的生物活性,但是由于其分子內(nèi)及分子間的氫鍵使分子的剛性結(jié)構(gòu)增強,導(dǎo)致殼聚糖在水或者堿性溶液中溶解性較差,另外,殼聚糖本身的抑菌和抗氧化活性較弱,不能滿足高效地發(fā)展需求�；瘜W改性是改善殼聚糖水溶性、提高其生物活性的有效手段之一,如�；�、季銨化、磷酸化等修飾方法,其中,季銨化改性產(chǎn)物由于具有良好的水溶性和高的生物活性而受到廣泛關(guān)注。本文綜合采用了制備殼聚糖季銨鹽的兩種途徑,在殼聚糖季銨鹽的基礎(chǔ)上,進行季銨化再修飾,合成了一系列含有不同季銨鹽數(shù)目、不同活性官能團的殼聚糖季銨鹽的衍生物,利用紅外、核磁共振和元素分析等手段對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進行表征,通過清除超氧陰離子自由基、DPPH自由基和羥基自由基測試殼聚糖季銨鹽的衍生物的抗氧化活性,利用生長速率抑制法測定殼聚糖季銨鹽的衍生物對灰葡萄孢菌、蘆筍莖枯致病菌、玉蜀黍赤霉、梨輪紋病菌、黃瓜枯萎致病菌及西瓜枯萎致病菌等幾種常見植物致病菌的抑菌能力大小,從而篩選出具有高抗氧化活性和高抑菌活性的殼聚糖衍生物。氨基多糖往往具有特殊的生理活性,例如抗氧化、抑菌、抗腫瘤、抗凝血等。在本論文中,首先對殼聚糖2位氨基烷基化得到N,N-三甲基殼聚糖衍生物(TMC),不僅增加了殼聚糖的正電荷密度,同時也增加了產(chǎn)物的溶解性,利于反應(yīng)的進一步進行。在TMC的基礎(chǔ)上,利用含氮親核試劑分別將氨乙基以O(shè)和N兩種不同的連接方式引入到殼聚糖6位羥基位置,得到了N,N-三甲基-6-0/N-氨乙基殼聚糖季銨鹽的衍生物,并對其抗氧化活性和抑菌活性進行了測試�？寡趸Y(jié)果表明,在1.6 mg/mL樣品濃度下,與殼聚糖相比,NNN-三甲基-6-N-氨乙基殼聚糖衍生物和N,N-三甲基-6-0-氨乙基殼聚糖衍生物對超氧陰離子自由基和DPPH自由基的清除率均提高了 40.0%左右,在輕基自由基清除過程中,N,N-三甲基-6-N-氨乙基殼聚糖衍生物對其清除率大于90.0%。與TMC相比,兩種產(chǎn)物的抗氧化活性降低了。抑菌活性測試結(jié)果表明,與殼聚糖相比,N;N;N-三甲基-6-O/N-氨乙基殼聚糖季銨鹽的衍生物抑菌活性顯著增強,例如在1.0 mg/mL濃度下,N,N,N-三甲基-6-N-氨乙基殼聚糖衍生物對灰葡萄孢菌的抑菌率可以達到90.0%。另外,與TMC相比,NNN-三甲基-6-O/N-氨乙基殼聚糖季銨鹽的衍生物的抑菌活性得到進一步增強。在殼聚糖衍生物中,雜環(huán)結(jié)構(gòu)往往具有良好的生物活性,例如含N雜環(huán)吡啶因其良好的抑菌性而被廣泛應(yīng)用到農(nóng)藥領(lǐng)域。在本論文中,通過希夫堿反應(yīng),將吡啶環(huán)引入到殼聚糖分子中,利用吡啶環(huán)上N原子的三級胺性質(zhì),對其進行烷基化,得到含有吡啶鹽的殼聚糖雙季銨鹽衍生物。研究結(jié)果表明殼聚糖雙季銨鹽衍生物的抗氧化活性得到增強,特別是在樣品濃度為1.6 mg/mL時,殼聚糖雙季銨鹽衍生物清除DPPH自由基的能力可以與Vc的媲美,同時,對輕基自由基也有較好的清除能力,特別是吡啶環(huán)上3位取代產(chǎn)物幾乎可以完全清除羥基自由基。在抑菌活性測試中,研究結(jié)果表明,殼聚糖雙季銨鹽衍生物對黃瓜枯萎致病菌的抑菌率提升了 50.0%左右。在1.6 mg/mL樣品濃度下,吡啶環(huán)上4位取代產(chǎn)物對蘆筍莖枯致病菌和西瓜枯萎致病菌的抑菌率均達到了90.0%。綜上所述,殼聚糖及殼聚糖衍生物的抗氧化及抑菌活性按以下順序排列:殼聚糖雙季銨鹽衍生物殼聚糖單季銨鹽衍生物殼聚糖。隨著季銨鹽數(shù)目的增加,殼聚糖衍生物的抗氧化和抑菌活性均得到有效增強。雖然殼聚糖雙季銨鹽衍生物的抗氧化活性和抑菌活性均得到了提高,但是仍有進步的空間。在殼聚糖雙季銨鹽衍生物的基礎(chǔ)上,利用2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨將2-羥丙基三甲基氯化銨引入到殼聚糖6位羥基位置,進一步增加殼聚糖上季銨鹽數(shù)目,得到殼聚糖三季銨鹽衍生物。在抗氧化活性測試中,殼聚糖三季銨鹽抗氧化活性得到進一步增強,在1.6 mg/mL樣品濃度下,對超氧陰離子自由基的清除率提高到95.0%。在抑菌活性測試中,樣品濃度為1.6 mg/mL時,殼聚糖三季銨鹽衍生物對蘆筍莖枯致病菌、黃瓜枯萎致病菌和西瓜枯萎致病菌三種常見植物致病菌的抑制率均達到了 93.0%以上。隨著殼聚糖分子中季銨鹽數(shù)目的進一步增加,得到了具有更高生物活性的產(chǎn)物。氯乙酰殼聚糖作為一種重要的反應(yīng)中間體,可以參與三級胺的成鹽過程�；诖�,將含有不同烷基鏈長的叔胺及含有不同取代基團的咪唑以鹽的形式引入到殼聚糖分子中,在增加殼聚糖季銨鹽數(shù)目的同時,探究了不同取代基團對殼聚糖生物活性的影響。研究結(jié)果表明,與殼聚糖相比,所有含不同鏈長烷基鏈的殼聚糖季銨鹽衍生物的抗氧化活性和抑菌活性均得到了顯著地提高,并且有較短烷基鏈的產(chǎn)物清除自由基的能力相對較強,因為烷基鏈越長,供電子能力越強,正電荷密度降低,導(dǎo)致抗氧化活性減小。抑菌活性測試結(jié)果表明,在1.6 mg/mL樣品濃度下,所得產(chǎn)物對梨輪紋病菌的抑菌率均大于90.0%。烷基鏈的脂溶性有助于殼聚糖衍生物與真菌細胞壁中脂溶性物質(zhì)之間的疏水基-疏水基相互作用。在咪唑類殼聚糖季銨鹽的衍生物中,咪唑鹽基團的引入增強了殼聚糖衍生物的抗氧化和抑菌活性,特別是在咪唑環(huán)上含有氨基和烷基鏈取代基團的產(chǎn)物。在本論文中,在殼聚糖季銨鹽的基礎(chǔ)上進行再修飾,得到了一系列在不同取代位置,含有不同官能團,具有不同季銨鹽數(shù)目的殼聚糖季銨鹽的衍生物。測試結(jié)果表明,殼聚糖季銨鹽的衍生物抗氧化活性和抑菌活性得到進一步增強,為殼聚糖在農(nóng)藥、醫(yī)藥等領(lǐng)域的開發(fā)和利用提供了應(yīng)用研究的基礎(chǔ)。
【學位單位】：中國科學院大學(中國科學院煙臺海岸帶研究所)
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：Q53
【部分圖文】：

一種天然可再：生資源，可以作為合成抗氧化劑的替代。殼聚糖的抗氧化能力與其來源、分子量和脫乙酰試了不＿分寧量的殼聚糖的抗氧化能力，研究結(jié)gq表萌鍵作用較強，羥x伜桶県實目寡躉饔眉躒�，殿^幟�，整体纺[觢#鍵的效＿較低，低分Ｉ的烰聚糖具能力，＿時，研究發(fā)現(xiàn)低分予ｇ聚糖可以有效地減蛋白中su墨化含物的形成（Ｔｏｍｉｄａ邋．等，．２００９；邋Ｍａｋｏ２００４）研究表明殼聚糖脫乙酰度越霞＊其抗氧化能８）表塒X蚓厶塹目寡躉瓶贍苡耄段壞腲~基和２位聚糖可以作為抗l#化成分被用作緩釋基質(zhì)片（Ｐｕ等，以作為抗氧化劑參與代謝}満險髦械慕抵�，可用＿和慢性q吖>：衰竭的臂．保護（Ａｎｒａｋｕ等，２０１８；邋Ｋｕｍ，２００８）。逡逑

１．１．４．４接枝共聚逡逑由兩種或者多種單體通過接枝共聚而形成的產(chǎn)物稱之為接枝共聚物，其結(jié)逡逑構(gòu)一般如圖１．３所示。接枝共聚物具有不同于單體的性質(zhì)，同時也兼具了主鏈逡逑Ａ和支鏈Ｂ的一些特性。甲殼素／殼聚糖的接枝共聚物主要是以多糖鏈為主鏈，逡逑以合成聚合物為支鏈的半合成聚合物，同時具有天然聚合物和合成聚合物的性逡逑質(zhì)，以滿足不同的需求，被廣泛應(yīng)用在藥物載體、水凝膠、金屬螯合劑、功能逡逑性薄膜等方面。甲殼素／殼聚糖接枝共聚的方法主要包括化學法、射線輻照法、逡逑機械法及生物催化接枝共聚法�；瘜W法接枝共聚反應(yīng)機理主要是自由基引發(fā)接逡逑枝和離子引發(fā)接枝兩種途徑，其中，在自由基聚合反應(yīng)中，以硝酸鈰銨或硫酸逡逑鈰銨等鈰離子為引發(fā)劑可以實現(xiàn)甲殼素／殼聚糖與烯類單體之間的接枝共聚，該逡逑類利用氧化還原體系為引發(fā)劑是接枝共聚是常用方法（楊靖先等，１９８４）。偶逡逑氮二異丁腈（ＡＩＢＮ）也是一種自由基聚合反應(yīng)的常用引發(fā)劑（Ｂｌａｉｒ等，逡逑１９８７）。另外

圖１．４邋＃銨化

本文編號：2818676