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壳聚糖(CS)是自然界唯一存在的碱性多糖,因具有来源广泛、生物相容性好、无毒无害等优点而受到广泛关注,同时壳聚糖还具有抗氧化、抑菌等生物活性,但由于其分子内和分子间的氢键作用及结构特点,导致壳聚糖的溶解性很差(酸性溶液除外),抑菌、抗氧化活性也相对较低,严重影响了壳聚糖在食品、医药、生物等领域的应用。因此本课题通过化学改性,引入其他功能性基团来改善壳聚糖的性质。本课题对壳聚糖进行了三种化学改性,得到了三种新的壳聚糖衍生物,通过傅里叶变换红外光谱、核磁共振图谱、X-射线衍射、元素分析等手段进行结构解析。研究了壳聚糖衍生物的热稳定性、水溶性、抗氧化性、胆酸结合力和抑菌活性,主要结果如下:1.首先在TEMPO催化体系下将壳聚糖的C6位羟基氧化成羧基,再用3-氯丙酸在C2氨基上发生取代反应,分离纯化后得到的衍生物即为N,O-羧基壳聚糖(NTCS),经傅里叶变换红外光谱、1H核磁共振图谱、X-射线衍射确定产物的结构。物性实验结果表明N,O-羧基壳聚糖的热稳定性低于壳聚糖,在水中的溶解度为15.005 g/100 m L H2O,是原料壳聚糖溶解度(0.705 g/100 m L H2O)的近20倍,且粘度比壳聚糖低,总羧基含量为2.833 mmol/g。抗氧化实验结果表明,N,O-羧基壳聚糖的DPPH自由基清除力、羟基自由基清除力和还原力均高于壳聚糖,体外胆酸结合力为17.209 mg/g,比壳聚糖的胆酸结合力(3.804 mg/g)高3.5倍。2.将壳聚糖C6羟基改性成氨基来改善壳聚糖的抑菌性。经C2氨基邻苯二甲酰化,C6羟基对甲苯磺酰化、叠氮化、还原,以及C2氨基脱保护后,得到6-氨基壳聚糖(NCS)。由红外光谱、X-射线衍射和元素分析解析结构。改性后衍生物的热稳定性降低,不同摩尔比(壳聚糖:4-甲苯磺酰氯=1:5、1:10、1:15)反应得到的6-氨基壳聚糖的取代度分别为0.190、0.335、0.487。抗氧化实验表明6-氨基壳聚糖具有更高的DPPH自由基清除力、羟基自由基清除力和还原力,1.2 mg/m L时的值分别为92.19%、62.81%、0.611。对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌实验表明,氨基的引入增强了壳聚糖的抑菌性。3.以水溶性壳寡糖为原料,在其羟基上引入香草酸。甲烷磺酸既可以保护氨基,又是反应的溶剂。首先香草酸的羧基酰氯化,然后与壳寡糖的羟基发生酯化反应,氨基脱保护后,得到香草酸-O-壳寡糖(VA-O-COS),由傅里叶变换红外光谱、13C核磁共振图谱、X-射线衍射表征结构。研究发现香草酸-O-壳寡糖的结构变得更加规整有序,热稳定性增强。香草酸和壳寡糖在不同摩尔比(1:2、1:3、1:5)下反应得到的衍生物的取代度分别为0.750、0.912、1.064。衍生物的DPPH自由基清除力、羟基自由基清除力和还原力均有所改善,1.2 mg/m L时的值分别为85.46%、58.52%、0.733。抑菌试验表明香草酸-O-壳寡糖对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌性均高于壳寡糖。结果表明,改性后得到的三种衍生物,其抗氧化性和抑菌活性(或胆酸结合力)均有所增强,为开发高效安全的壳聚糖类抗氧化剂、防腐抑菌剂等提供了新的思路。