壳寡糖季铵盐的合成制备及抗菌机理研究

发布时间：2017-10-02 07:02

  本文关键词：壳寡糖季铵盐的合成制备及抗菌机理研究

  更多相关文章： 壳寡糖 壳寡糖季铵盐 抗菌机理

【摘要】：近年来公共安全卫生事件频频发生,因此如何有效控制和消灭有害细菌的繁殖及传播,成为一项与人类健康紧密相连的重要课题。其中,具有安全性高、可降解,对人体无毒、无刺激等特点的材料成为近年抗菌材料研究的热点。壳聚糖(含低分子量的壳寡糖)是一类取之不尽、用之不竭的天然高分子,它具有良好的生物活性、相容性和降解性。本文以壳寡糖为原料进行化学改性,制备了系列壳寡糖季铵盐衍生物,并对其抗菌性能进行了深入考察,探究其可能的抗菌机理。使用低分子量壳寡糖(2 KDa),调节反应时间和原料配比,得到一系列取代度的羟丙基三甲基氯化铵壳寡糖,结合使用莫尔滴定法和1H-NMR谱图积分方法,计算壳寡糖季铵盐衍生物的取代度,结果显示反应时间和缩水甘油三甲基氯化铵的增加都能够提高产物取代度。通过比浊法、生长曲线测定以及平板菌落计数法三种抗菌测试方法进行抗菌性能检测。研究发现壳寡糖季铵盐对金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性菌)及大肠杆菌(革兰氏阴性菌)都显示出一定的抑制能力,且对金黄色葡萄球菌的抑制效果更为明显。随着季铵盐接枝度的增加,壳寡糖衍生物的抗菌效果逐步变差;相比而言,未进行接枝改性的壳寡糖具有最佳的抗菌能力。壳寡糖及其季铵盐与细菌细胞膜表面的负电荷发生静电作用,促使其贴附在细菌表面,进而以 包裹‖或 插入‖机理抑制细菌生长。运用降解制备的分子量6.7 KDa左右的壳寡糖合成相应季铵盐,使用核磁谱图积分法算出不同反应时间和摩尔比条件下产物的取代度。用比浊法测定降解壳寡糖及其季铵盐的最低抑菌浓度、动态抗菌。实验结果显示该类壳寡糖的抗菌作用非常弱,其季铵盐衍生物也基本不存在抗菌作用,甚至有可能促进细菌生长。我们认为,双氧水的氧化性可能导致了壳寡糖氨基、羟基等基团遭到了破坏,抵消了其正电季铵盐所拥有的抗菌效果。为考察分子量对抗菌性能的影响,分子量范围在50 KDa~100 KDa的低黏度壳聚糖也被用来制备季铵盐衍生物。合成结果表明,相比高分子量的壳聚糖而言,低分子量的壳聚糖较容易形成壳聚糖季铵盐。用平板菌落计数法来测定低分子量壳聚糖季铵盐的抗菌能力,表明低分子量壳聚糖季铵盐对大肠杆菌只有微弱的抗菌作用或基本无抗菌效果;对金黄色葡萄球菌有良好的抑菌效果,但是随着取代度的升高,其抗菌作用越来越弱。综上所述,壳聚糖(壳寡糖)以及其季铵盐的抗菌效果是由多因素决定的,如分子量、水溶性、浓度、pH值以及细菌的种类等等。对于较高分子量的壳聚糖而言,随着季铵盐接枝度的增加,提高水溶性的同时,也增加了其正电荷与细菌表面的静电作用;对于较低分子量的壳寡糖而言,其本身的水溶性较好,季铵盐接枝度增加以后包覆在细菌表面,其静电作用不足以抵消其熵损失,所以展现出了相反的趋势。不同条件下的主导抗菌机理不同,不同条件下的主导因素的不同,导致抗菌效果的不同,很难获得统一而明确的规律。单纯地改变一个因素并不是有效的手段,平衡这些因素成为研究这类抗菌药物的重点。
【关键词】：壳寡糖 壳寡糖季铵盐 抗菌机理
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O636;TQ465
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 壳聚糖简介11-12
• 1.3 壳寡糖简介12-16
• 1.3.1 壳寡糖的结构特点13
• 1.3.2 壳寡糖的制备13-14
• 1.3.3 国内外研究进展14-16
• 1.4 壳寡（聚）糖接枝季铵盐的研究发展及意义16
• 1.5 壳寡（聚）糖及其季铵盐抗菌机理初探16-17
• 1.6 研究目的和意义及研究内容17-19
• 1.6.1 研究目的和意义17
• 1.6.2 研究内容17-19
• 第2章 壳寡糖季铵盐的合成19-32
• 2.1 引言19
• 2.2 实验原理19-20
• 2.3 化学试剂20-21
• 2.4 实验仪器21
• 2.5 实验装置图21-22
• 2.6 实验方法22
• 2.7 实验表征22-25
• 2.7.1 原料定性表征22-23
• 2.7.2 壳寡糖季铵盐（HTCOS）的表征23-25
• 2.8 实验结果与讨论25-30
• 2.8.1 原料定性表征结果25-26
• 2.8.2 HTCOS的表征结果26-30
• 2.9 本章小结30-32
• 第3章 壳寡糖季铵盐的抗菌性能研究32-48
• 3.1 引言32
• 3.2 实验原理32-34
• 3.3 化学试剂34
• 3.4 实验仪器34
• 3.5 实验方法34-37
• 3.5.1 比浊法测定最低抑菌浓度34-35
• 3.5.2 细菌生长曲线的测定35-36
• 3.5.3 平板菌落计数法测定菌落总数36-37
• 3.6 实验结果分析37-46
• 3.6.1 最低抑菌浓度结果分析37-41
• 3.6.2 抗菌结果动态检测图分析41-43
• 3.6.3 菌落总数结果分析43-46
• 3.7 本章小结46-48
• 第4章 化学降解法制备壳寡糖及其季铵盐的抗菌性能研究48-59
• 4.1 引言48
• 4.2 实验原理48-50
• 4.2.1 氧化降解法制备的壳寡糖原理48-50
• 4.2.2 壳寡糖相对分子量的测定原理50
• 4.3 化学试剂50-51
• 4.4 实验仪器51
• 4.5 实验方法51-53
• 4.5.1 氧化降解法制备壳寡糖51-52
• 4.5.2 壳寡糖相对分子量的测定52
• 4.5.3 降解制备的壳寡糖季铵化合成52-53
• 4.6 实验结果分析53-57
• 4.6.1 壳寡糖相对分子量计算53
• 4.6.2 产物性能表征53-54
• 4.6.3 抗菌性能测试54-57
• 4.7 本章小结57-59
• 第5章 低分子量壳聚糖季铵盐合成及其抗菌性能研究59-68
• 5.1 引言59
• 5.2 实验原理59-60
• 5.3 化学试剂60
• 5.4 实验仪器60
• 5.5 实验方法60-61
• 5.5.1 低分子量壳聚糖季铵化合成60-61
• 5.5.2 菌落计数法测定HTCC抗菌性能61
• 5.6 实验结果分析61-66
• 5.6.1 产物性能表征61-64
• 5.6.2 壳聚糖季铵盐抗菌测试及结果分析64-66
• 5.7 本章小结66-68
• 第6章 研究结论和展望68-70
• 6.1 研究结论68-69
• 6.2 未来工作展望69-70
• 参考文献70-77
• 致谢77-78
• 攻读硕士学位期间的研究成果78

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 胡志鹏;壳寡糖的研究进展[J];中国生化药物杂志;2003年04期

2 李明春,冯震,辛梅华,刘超;十二酰化壳寡糖的制备及其性质[J];化工进展;2005年09期

3 马镝;吴元华;赵秀香;;壳寡糖的制备、分离分析方法及在农业上的应用[J];现代农药;2007年02期

4 高晚霞;曾林涛;;壳寡糖变色及其适宜保存条件的研究[J];食品研究与开发;2009年05期

5 黄琬凌;曾凡骏;宋宝珍;郑宁;;增强免疫力壳寡糖保健胶囊的实验评价[J];食品科技;2010年06期

6 刘幸海;李正名;王宝雷;;壳寡糖的制备工艺最新研究进展[J];天津化工;2006年01期

7 唐强;钱小东;林乐新;武鹏;赵悦;叶建军;杨健;;用于壳寡糖提取的多元分流式集成反应分离装备研究[J];装备制造技术;2007年12期

8 黄琬凌;李仲雄;曾里;曾凡骏;;免疫调节功能壳寡糖胶囊的研制[J];食品研究与开发;2010年10期

9 王礼;邓卫利;林文业;;壳寡糖分析检测的研究进展[J];大众科技;2011年05期

10 朱振元;姚强;耿红冉;刘扬;;全乙酰化壳寡糖的制备方法比较及其结构表征[J];天津科技大学学报;2011年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 田金花;杨华;王立升;;壳寡糖锌(Ⅱ)配合物的合成与结构表征[A];中国化学会第27届学术年会第07分会场摘要集[C];2010年

2 杨自芳;何其庄;施阳;吴四华;瞿思一;;壳寡糖铜的合成表征及生物活性研究[A];上海市化学化工学会2009年度学术年会论文集[C];2009年

3 李曙光;白雪芳;杜昱光;;壳寡糖生物农药质量控制关键技术研究[A];新世纪（首届）全国绿色环保农药技术论坛暨产品展示会论文集[C];2002年

4 石磊;韩丽华;刘文祥;刘晓梅;谭岩;;壳寡糖的纯化及质谱表征[A];2005年全国有机质谱学术交流会论文集[C];2005年

5 朱加虹;陈建国;郑连英;;壳寡糖生物农药质量标准与评价方法探讨[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集（下）[C];2006年

6 黄海南;张翠;潘继红;;壳寡糖抑瘤实验研究[A];山东省药学会2006年生化与生物技术药物学术研讨会论文集[C];2006年

7 黄海南;张翠;潘继红;;壳寡糖抑瘤和促凋亡实验报告[A];山东省药学会2006年生化与生物技术药物学术研讨会论文集[C];2006年

8 乔莹;白雪芳;杜昱光;;从文献分析看壳寡糖研究的发展[A];2008年全国糖生物学学术会议论文摘要[C];2008年

9 赵小明;余伟婷;白雪芳;杜昱光;;壳寡糖激发子与草莓细胞结合位点的研究[A];第三届全国绿色环保农药新技术、新产品交流会暨第二届全国生物农药研讨会论文集[C];2004年

10 张文清;王琳玲;;壳寡糖的含量分析[A];上海市化学化工学会2006年度学术年会论文摘要集[C];2006年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 林立欣;中国丹麦合作研发壳寡糖产品[N];中国化工报;2007年

2 中国科学院大连化学物理研究所天然产物与糖工程课题组（1805） 杜昱光;壳寡糖与人类健康[N];保健时报;2008年

3 记者 姚耀;我率先用现代生物技术生产壳寡糖[N];中国化工报;2005年

4 记者 于益江 通讯员 史学丰;我壳寡糖生物技术取得突破[N];中国知识产权报;2007年

5 金亮;壳寡糖与人类未来健康工程启动[N];中国医药报;2008年

6 中国科学院大连化学物理研究所格莱克壳寡研究中心专家委员会委员 陈耀华;人类健康的金钥匙——壳寡糖[N];保健时报;2008年

7 刘兴飞;壳寡糖杀菌诱导功能卓越[N];农资导报;2011年

8 ;科技和风险投资让壳寡糖先行[N];科技日报;2002年

9 于洁 副主任医师;壳寡糖让肠道变得健康[N];保健时报;2009年

10 记者 姚耀;中国率先用现代生物技术生产壳寡糖[N];农资导报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前7条

1 邹平;特定乙酰度壳寡糖诱导小麦抗盐作用及其机理研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2015年

2 蒋茂荣;壳寡糖促外周神经损伤修复及作用机制初探[D];苏州大学;2012年

3 刘晓丽;壳寡糖—曲酸衍生物的制备及其抗菌活性研究[D];江南大学;2015年

4 赵小明;壳寡糖诱导植物抗病性及其诱抗机理的初步研究[D];中国科学院研究生院（大连化学物理研究所）;2006年

5 刘冰;壳寡糖及其配合物对糖尿病的作用研究[D];中国海洋大学;2007年

6 李贤;壳寡糖细胞内的亚定位及其在NF-κB通路、抗肿瘤、成骨分化中的作用[D];暨南大学;2011年

7 孙继鹏;壳寡糖金属配合物对扇贝体内重金属镉的影响[D];中国海洋大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 董惠忠;聚合度6-8壳寡糖的制备关键技术研究[D];华东理工大学;2014年

2 苏鹏;壳寡糖对红鳍东方渶(Takifugu rubripes)生长、免疫酶及肠道菌群的影响[D];大连海洋大学;2016年

3 张贝贝;可注射aFGF/磺化壳寡糖温敏水凝胶的制备及药效学研究[D];暨南大学;2016年

4 崔杨;壳寡糖诱导交链孢菌细胞凋亡及毒素抑制的研究[D];天津科技大学;2015年

5 孙敬明;新型亲水作用色谱固定相制备及其用于壳寡糖分析的研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

6 琚洋洋;壳寡糖的制备、分离纯化及生物活性研究[D];华侨大学;2016年

7 刘雅文;壳寡糖在啤酒中抗氧化性能的研究[D];大连工业大学;2016年

8 汤峻;饲粮添加不同水平壳寡糖对妊娠后期母猪生产性能和免疫功能的影响[D];广东海洋大学;2016年

9 杨开云;壳寡糖对母猪早期胎儿生长和繁殖性能的影响及机理研究[D];四川农业大学;2016年

10 钟佳;壳寡糖对LPS诱导IPEC-J2细胞氧化损伤的作用研究[D];湖南农业大学;2016年

，

本文编号：958173