壳聚糖衍生物抑菌性能及机理的研究

壳聚糖是一种天然的聚阳离子氨基多糖，由甲壳素经脱乙酰反应得到。作为天然可再生资源，壳聚糖以其特有的安全无毒、可生物降解、生物相容等特性，在农业、生物工程、制药、环保等领域引起广泛关注。随着对壳聚糖研究的不断深入，壳聚糖的抑菌活性及机理成为研究热点之一，但是，大多集中于壳聚糖分子量和脱乙酰度对其抑菌活性的影响，而对壳聚糖衍生物的抑菌性能及机理研究较少。本文合成了N–季铵盐，N,O–季铵盐，羧甲基壳聚糖希夫碱及其铜配合物，壳聚糖有机酸盐，并对它们的抑菌活性进行了研究，同时探讨了引入基团与抑菌活性之间的关系。 测定了壳聚糖及其季铵盐对黄瓜枯萎病菌、黄瓜炭疽病菌和桃褐腐病菌的抑制活性，结果表明壳聚糖季铵盐的抑制活性高于壳聚糖，其中，抑制活性最强的是N–异丁基–N,N–二甲基壳聚糖，当样品浓度为500μg/mL时，对三种病原菌的抑制率分别为：67.52%、70.42%和76.25%。壳聚糖分子带正电荷的氨基可以与菌体表面带负电的物质作用，导致菌体死亡，而壳聚糖季铵盐分子中的正电性可以加强这种作用，从而增强抑菌活性，而且随着正电性的增强，抑菌活性增强。 为了进一步研究壳聚糖季铵盐的正电性与其抑菌活性的关系，合成了含有氟、溴、氯吸电子基团苯环取代的壳聚糖季铵盐，通过计算分别得到取代基团的电负性以及氨基正电性。结果表明，随着取代基团电负性的增强，季铵盐氨基正电性增强，抑菌活性增强。其中，抑菌活性最强的是N–(2–氟)苄基–N,N–二甲基壳聚糖，当样品浓度为500μg/mL时，对三种病原菌的抑制率分别为：80.85%、100%和100%。 将壳聚糖的–NH2与有机酸的–H通过离子键结合制备得到了系列的固态壳聚糖有机酸盐：壳聚糖甲酸盐、壳聚糖乙酸盐、壳聚糖丙酸盐、壳聚糖丁酸盐和壳聚糖戊酸盐，抑菌活性结果表明，随着衍生物链长的增加，抑菌活性增强，而且衍生物抑菌活性与取代基团的电负性成正相关。 以羧甲基壳聚糖为原料，合成了羧甲基壳聚糖希夫碱及其铜配合物，各类衍生物的抑菌活性强弱顺序如下：羧甲基壳聚糖希夫碱铜配合物>羧甲基壳聚糖希夫碱>羧甲基壳聚糖，从而说明了基团的相互增效作用能增强衍生物的抑菌活性。 以N–季铵盐为原料，以环氧丙基三甲基氯化铵为改性剂合成了具有–N+(CH3)2R和–N+(CH3)3两种基团的N,O–季铵盐，抑菌活性结果表明，N,O–季铵盐的抑菌活性