两种水溶性壳聚糖衍生物的制备与抑菌性能研究

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1、HEBEIUNIVERSITY密级：分类号：学校代码：10075学号：20091361硕士学位论文两种水溶性壳聚糖衍生物的制备与抑菌性能研究学位申请人：孟祥君指导教师：任国栋教授李彦艳博士学位类别：农学硕士学科专业：农业昆虫与害虫防治授予单位：河北大学答辩日期：二〇一二年五月ClassifiedIndex:CODE:10075U.D.C.:NO.:20091361ADissertationfortheDegreeofM.AgronomyPreparationandAntibacterialActivityofTwoKindsofWat

2、er-solubleChitosanDerivativeCandidate:MengXiang-JunSupervisor:Prof.RenGuo-DongDr.LiYan-YanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofAgronomySpecialty:AgriculturalEntomology&PestControlUniversity:HebeiUniversityDateofOralExamination:May,2012河北大学摘要摘要抑菌材料的研究对于处理术后伤口、化妆品防腐、食品保鲜、处理织物

3、与净化空气等领域具有重要意义。细菌、真菌、病毒等有害微生物对抗生素和化学抗菌剂产生抗性并导致各种抗菌药物疗效降低或丧失，因此研究具有抑菌活性的天然生物大分子具有极其重要的地位。壳聚糖（chitosan，CS）是自然界唯一含游离氨基的碱性多糖，具有良好的生物相容性、吸附性、成膜性、吸湿性、抑菌性，同时毒性低、可生物降解，是极其安全的高分子生物材料，在化妆品、医药卫生、环境保护、化工生产等领域广泛应用。但是由于壳聚糖不能溶于水、碱溶液及大多有机溶剂，从而限制了其应用范围。因此，对壳聚糖加以改性，使其具有水溶性十分重要。本研究以壳聚糖为原料

4、，重点研究两种水溶性壳聚糖衍生物的抑菌活性，初步推测其抑菌机理，研究内容主要包括：第一部分：通过盐酸降解法，制备出低分子量的壳聚糖样品。同时以氯乙酸为羧甲基试剂，油酸为酰化试剂，制备出水溶性壳聚糖衍生物羧甲基壳聚糖（CMCS）与羧甲基油酸壳聚糖（OCMCS）并对其进行性质表征。第二部分：分别以大肠杆菌(Escherichiacoli)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)为革兰氏阴性和革兰氏阳性代表菌，采用比浊法测定CMCS浓度、羧甲基取代度、分子量和溶液pH对抑菌活性的影响。第三部分：采用乳化溶剂挥发法，制备O

5、CMCS纳米粒，分别以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为革兰氏阴性和革兰氏阳性代表菌，测定OCMCS纳米粒浓度、OCMCS分子量、羧甲基取代度、油酰取代度对抑菌活性的影响。实验结果如下：（1）采用盐酸降解法将壳聚糖降解成不同相对分子质量的壳聚糖样品，测定了壳聚糖样品的粘度，计算得出分子质量分别为36，135，375kDa；应用双突跃电位滴定法测定了壳聚糖的脱乙酰度，结果表明分子质量不同的壳聚糖样品的脱乙酰度基本一致；通过红外光谱扫描检测了壳聚糖的分子结构。（2）通过溶解性检测，所制得的CMCS与OCMCS在pH中性及碱性条件下是可I河北大学农

6、学硕士学位论文溶的；通过红外光谱扫描证明了羧甲基与油酰基成功引入到壳聚糖分子中。（3）CMCS抑菌实验结果显示CMCS对革兰氏阴性细菌（E.coli）和革兰氏阳性细菌（S.aureus）均有明显的抑制作用；CMCS浓度越大、分子量越小、羧甲基取代度越小，抑菌作用越强；当溶剂pH为中性条件下，具有很好的抑菌作用。透射电子显微镜检测结果显示，CMCS能在细菌细胞的周围形成膜状结构，阻碍其细胞与外界营养物质的交换，从而影响了细菌正常的生理活动。（4）通过乳化溶剂挥发法制备了OCMCS纳米粒，经透射电子显微镜观察，OCMCS纳米粒呈球形，形态

7、均一、完整，纳米粒粒径大多分布于200nm左右，分散性好无聚集。（5）OCMCS纳米体系的抑菌实验结果表明OCMCS纳米粒对革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌均有明显的抑制作用；纳米粒浓度越大、纳米粒粒径越小，抑菌作用越强；OCMCS的分子量越大、油酰取代度越大、羧甲基取代度越小，抑菌作用越强；其中分子量为36kDa，油酰基取代度为10%，羧甲基取代度为60%的OCMCS纳米粒抑菌活性最好，对E.coli和S.aureus的最小抑菌浓度（MIC）分别为10mg/mL、5mg/mL。经透射电镜检查显示，部分纳米粒结合于细菌细胞的周围，部分纳

8、米粒进入细菌细胞内部，影响细菌的正常生理活动。关键词羧甲基壳聚糖羧甲基油酰壳聚糖水溶性壳聚糖抑菌活性纳米粒IIAbstractAbstractTheantibacterialmaterialsisveryimportan