1、新型抗菌劑殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽的制備及其抑菌性能研究yd11512李秀麗1,董朝紅1,朱平1、2,翟海群1 1、青島大學纖維新材料及現代紡織” 國家重點實驗室培育基地，山東青島 266071; 2、武漢科技學院 新型紡織材料綠 色加工及其功能化”教育鄭重點實驗室，湖北武漢 430073收稿日期：2009-02-02作者簡介：李秀麗（1982-）女，山東壽光人，在讀碩士研究生，研究方向為新型紡 織化學品制備及應用原載：染整技術2009/8; 1-4【摘要】以殼聚糖和雙氟胺為原料，合成了一種新型抗菌劑殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽，合成路線簡單，成本低：用 FTIR表征了其結構，同時進行了抑菌實驗，結 果表明殼

2、聚糖雙月瓜鹽酸鹽具有比殼聚糖更強的抑菌性：【關鍵詞】殼聚糖；殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽；抗菌性【中圖分類號】TS195.26文獻標識碼：A文章編號：1005-9350（2009）08-0001-04 殼聚糖（Chitosan）是甲殼素脫乙酰后的產物，是一種天然堿性多糖，具有優良的生 物親和性和生物可降解性，容易制成各種衍生物。因其來源極其豐富，無毒，能 溶解在醋酸和其它有機酸中，已被廣泛應用于工業和醫藥領域1。尤其是抗菌性，近年來，殼聚糖作為一種天然抗菌劑受到了人們的廣泛關注，但是，與傳統 的抗菌劑相比殼聚糖的抗菌活性低，且殼聚糖不溶于水，只能溶于某些稀酸溶 液，因而限制其在很多方面的應用2。月瓜鹽是

3、“瓜基化合物中的一個重要組成部 分，能衍生出種類繁多的“瓜基衍生物，這些衍生物因其強堿性、高穩定性、較好 的生物活性等優良特性，從而具有很好的抗菌性能。被廣泛地應用在化學醫療、 農產品防護、食品和日用品，紡織品等方面。本文根據殼聚糖的反應活性，用“瓜 基取代了殼聚糖的氨基，得到了殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽，對其結構進行了表征并探討 了其抗菌性能。l實驗部分1.1 材料、試劑及儀器純棉漂白布（40/40, 133X72,濰坊齊榮紡織印染有限公司）；殼聚糖（脫乙酰度 85%,粘均分子量9.5 105）:雙氟胺（AR,廣州市南豐化工有限公司）；乙醇 （AR,煙臺三和試劑有限公司）；鹽酸（AR,煙臺三和試劑有

4、限公司）；牛肉膏、蛋 白豚、瓊脂均為生化試劑。SHB-田型循環式多用真空泵（鄭州市長城科工貿有限 公司），DZF型真空干燥箱（北京市光明醫療儀器廠），油浴鍋（鄭州市長城科工貿 有限公司），PHS-25C型酸度計（上海虹益儀器廠），立式氣動小軋車EL-400（上海 朗高紡織設備），電熱干燥箱101A-2（上海市實驗儀器總廠），定型烘干機LD-30（上 海朗高紡織設備），凈化工作臺（濟南綠潔空氣凈化設備廠），全自動新型生化培養 箱ZSD-1160（天津市泰斯達儀器有限公司），小型壓力蒸汽滅菌器 KYQS- 280 >260（淄博康元衛生器材有限公司）。1.2 殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽的合成首先將適

5、量殼聚糖溶解于0.20.5 mol/L的鹽酸溶液中，攪拌至完全溶解。用無 水乙醇沉淀，析出的固體用乙醇洗滌，抽干，真空干燥，得到殼聚糖鹽酸鹽粉 末。在殼聚糖鹽酸鹽粉末中加水至其溶解成溶液，將15倍于氨基摩爾質量的月瓜化試劑雙氟胺加入到溶液中，然后攪拌至完全反應，冷卻后減壓抽濾，濾 液用無水乙醇沉淀，抽濾后再用無水乙醇洗滌濾餅，真空干燥。即得到殼聚糖雙 月瓜鹽酸鹽粉末。1.3 理化性能測定1.3.1 pH 值用PHS-2c型精密酸度汁測定殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽水溶液的pH值。1.3.2 離子性在有塞試管中加入5 mL亞甲基藍試劑（稱取O.03 g亞甲基藍，用12 g濃硫酸和 50 g無水硫酸鈉一起攪

6、拌，并用蒸儲水稀釋至1 L）和5 mL氯仿，然后滴加被測樣品，每滴一滴，上下劇烈搖晃，直至上下層呈同樣顏色，繼續滴加2 mL被測樣品，搖晃，然后靜置，待其分層。若氯仿層顏色深，水層無色，則被測樣品為陰離子型。若氯仿層無色，水層顏色深，則被測樣品為陽離子型。1.4 紅外光譜測定將所制備產品與KBr混合壓片，用紅外光譜儀測定其紅外光譜圖。1.5 抗菌性能1.5.1 不同質量分數抗菌劑的抗菌效率分別配制8個不同質量分數（分別為6.0%、5.0%、2.5%、1.0%、O.5%、0.25%、0.5%和0.05%）殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽稀釋液和殼聚糖的醋酸稀溶液 （1.0%）。 取1.8 mL稀釋液于相應的平

7、皿內，再加入相應的測試菌懸液0.2 mL。然后加18mL已冷至46c左右的營養瓊脂培養基于平皿內，輕輕搖勻，待凝固后翻轉平 皿，同時以水所得培養基作為空白對照，37c連續培養（48+2）h。觀察供試菌的生 長情況并計數.計算平均菌落數，并按下式計算抗菌效率。A0 抗菌效率（）=（1- ） 100% A1式中：A0代表試驗組菌數；A1代表試驗組菌數。1.5.2 培養基pH值對測試菌的影響用1mo1/L HCI或NaOH溶液調節培養基的pH值分別為5.4、6.0、6.5、7.0和 7.5,取l mL殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽溶液于無菌培養皿中，加入9 mL培養基充分混合，力口入細菌培養24 h,觀察細菌的

8、生長情況，比較不同 pH對測試菌的影響 4。1.6 在純棉織物上的抗菌性能測試抗菌織物整理過程：布樣 一浸漬交聯劑混合液一烘干一焙烘一浸漬抗菌整理液一 烘干一焙烘。浴比：1:20。分別測試pH、交聯劑、焙烘溫度和時間對抗菌整理織物抗菌性能的影響。2結果與討論2.1 理化性能(1)用PHS-2c型精密酸度計測定殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽水溶液的pH值是4.19。(2)經測試發現氯仿層呈深藍色證明有陽離子有機物存在，由此推測殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽的基本重復單元如下：2.2 紅外光譜殼聚糖和殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽的紅外光譜見圖1:圖1殼聚糖雙孤鹽酸鹽(a)和殼聚糖(b)的紅外光譜圖由圖1可見，兩者的羥基-OH伸縮振

9、動寬展峰(3406/cm附近)和C-N伸縮振動峰 (1257/cm附近)基本相似。合成產物在1375/cm附近的譜帶很弱，這與殼聚糖非常 相似，都是CH3對稱變形振動。兩者的主要區別在于3448/cm和3160/cm為N-H面外變形振動吸收峰；1640/cm為“瓜基C=NHCl中C=N伸縮振動的吸收峰：1507/cm處有一個不太明顯的吸收峰，此為 NH+3的彎曲振動吸收峰，因此，殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽除具有胴基化合物的特征峰外,還具有殼聚糖和雙氟胺的部分特 征峰。2.3 殼聚糖雙月瓜鹽的抑菌性能影響因素2.3.1抗菌劑質量分數:" « torA- -fc-魅(LOS D_25(

10、LS 1 2J S b不同濃度殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽和殼聚糖的抑菌效果見圖2 0圖2由圖2可看出，隨著濃度的增加，兩者菌落數均減少了，證明它們的抑菌率都有 所提高，但是在各個濃度時殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽的抑菌效果都優于殼聚糖。同時我 們可以看出殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽和殼聚糖的最低抑菌濃度分別是2.5%和5%。Z 50-/10 h *1*'*-5J 27073州2.3.2 pH 值pH對殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽抑菌性能影響見圖3。圖3 pH對殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽抑菌性能的影響由圖3可看出，在未添加殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽時，菌落數隨著pH的增高而增多，即在堿性條件下有利于細菌的生長。而添加殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽后，試

11、樣上的菌落 數隨著pH值的增加而減少。說明殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽在堿性條件下具有更強的抑 菌性能，這是因為在中性及弱堿性環境中，細菌蛋白質帶有更多的負電荷，增加 了與殼聚糖雙胴鹽酸鹽之間的相互作用，所以在弱堿性條件下具有更強的抑菌活 性。2.4抗菌織物的抑菌性能影響因素 2.4.1 pH值為了確定整理液的最佳pH值，選擇了整理液pH分別為3、5、7、8、9、10,進 行整理，整理的抗菌織物進行浸漬培養法抑菌率試驗，測試結果見表 3。水洗*數抑菌率%pH二 3pH=5pH=7pH=8pH=90100100100100100598909810096109596971009515929294999520

12、8891939691不難看出，當pH為8時，可獲得最佳的抑菌效果。在酸性條件下整理的抗菌試 樣不耐水洗，在堿性條件下耐洗性良好。原因可能是殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽的基易 吸引正離子形成穩定的陽離子而使溶液呈堿性，在酸性條件下殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽 與酸作用，使與纖維結合抗菌劑的量減少，導致抑菌率下降。同時 pH較低時可 能會造成殼聚糖的水解，而過高的 pH中和HCl后會影響雙月瓜的溶解，使抗菌劑 在溶液中的濃度降低，吸附在織物上的抗菌劑減少，進而影響抑菌效果。2.4.2交聯劑選用抗菌劑濃度為1%,無交聯劑以及不同的交聯劑整理的抗菌織物進行抑菌性 試驗，結果如表4所示。表4不同交聯劑整理織物的水洗次數與抑

13、菌率的關系水洗次數抑荷率%需交聯劑乙：醛戊二醉BTCA檸朦酸01001001001001。05笠99961009910次,9法9399|；99 15909692989720B092879795由表4性要好，且加入BTCA和檸檬酸的比加入乙二醛、戊二醛的耐洗性好得 多。原因是殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽是一種聚陽離子的化合物，其分子中的胴基基團與 纖維素普通條件下不發生反應，不能夠固著在纖維素分子上，只是通過范德華 力。氫鍵和雙月瓜的陽離子性吸附在織物的表面。因此，只用殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽整 理的織物耐洗性不好，需要加入交聯劑來提高其耐洗性。而交聯劑BTCA和檸檬酸分子中含有竣基，都可以同纖維素中的羥基發生

14、反應生成竣基纖維素，同時也 能一定程度地與殼聚糖雙胴鹽酸鹽反應4。加入交聯劑后，抑菌效果均得到明顯改善。乙二醛和戊二醛的交聯效果不如 BTCA和檸檬酸。BTCA和檸檬酸相比，在相同用量下，經 BTCA整理的抗菌織物的白度優于檸檬酸整理的織物，故選擇BTCA作為交聯劑。2.4.3焙烘溫度、時間對整理過的織物進行焙烘，改變焙烘 140c , 150 C水洗 次數抑菌率()nor10 min150c5 min1601c3 min170c3 idn010010010010059797/；98109595二 19815919493972090939195,160c , 170c :焙烘時間分別為 10 min, 5min,3 min, 3 min。結果見表 5。提高抗菌織物的耐洗性，經過抗菌劑整理的織物，改變整理工藝中的焙烘溫度與時間直接影響整理后織物的抗菌性能和各種物理機械性能。由表5可以看出，在170c焙烘3 min的試樣無論是抑菌效果還是耐洗性均好于其他條件。選擇焙烘條 件為170c , 3 min。3結論3.1 殼聚糖雙月瓜鹽酸鹽是可溶于水的高分子抗菌劑，有良好的抗菌性，尤其是在 中性或弱堿性環境中。3.2 殼聚糖雙胴鹽酸鹽