羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的制备及其抗菌性分析Word格式.docx
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表征;
抗菌性;
htcc
characterizationandantimicrobialactivityof2-hydroxypropyltrimethylammoniumchloridechitosan
gongan-hua,wutao,wujing,qianchen
(departmentofchemicalengineering,yangzhoupolytechnicinstitute,yangzhou225127,jiangsu,china>
abstract:
thewater-solublequaternaryammoniumsaltof2-hydroxypropyltrimethylammoniumchloridechitosan<
htcc)wassuccessfullypreparedbythereactionofchitosanwith2,3-epoxypropyltrimethylammoniumchloride<
gta).thestructureofhtccwascharacterizedbyftirand1hnmr,andinvitroantimicrobialactivitiesofhtccwereinvestigatedsystematically.theresultsindicatedthatthenon-wovenfabricswhichhadbeenimmersedinhtccsolutiondemonstratedgoodantimicrobialactivityagainstescherichiacoliandcampylobacterjejuni.theminimuminhibitoryconcentration<
mic)ofhtccsolutionagainstc.jejuniwas8mg/ml.theresultsindicatedthathtccwasapotentialpolymericantimicrobial.
keywords:
quaternaryammoniumsaltofchitosan;
characterization;
antimicrobialactivities;
2-hydroxypropyltrimethylammoniumchloridechitosan<
htcc)
壳聚糖<
cts)是甲壳素经浓碱溶液处理后脱去乙酰基的产物,又名甲壳胺、脱乙酰甲壳素,化学名<
1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-d-葡萄糖。
壳聚糖以其独特的生物相容性、生物降解性、抗菌性、无毒性、生物活性和其独特的物理化学属性引起人们的重视,在化工、纺织、印染、造纸和医药等领域有广泛的应用前景[1]。
但是由于壳聚糖分子内、分子间存在强大的氢键作用,大分子间存在着紧密的晶态有序结构,难以熔化,也难以溶解于水和多数有机溶剂,限制了其实际应用。
而经过衍生化的壳聚糖克服了其溶解性差的缺点,能很好溶解,并增加了正电性。
虽然目前已有文献报道了壳聚糖的酰基化、羧基化、烷基化、酯化、形成席夫碱和交联等改性研究[2-5],但对这些衍生物的应用研究的报道却较少。
2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖<
htcc)是一种合成工艺较为成熟的水溶性壳聚糖衍生物,本实验利用环氧开环法[2]铵盐制备htcc,并进一步研究htcc的抗菌性。
1材料与方法
1.1材料
1.1.1实验试剂壳聚糖<
脱乙酰度90%,连云港生物制剂有限责任公司);
冰醋酸、氢氧化钠、异丙醇、硫酸钠、无水乙醇<
分析纯,国药集团化学试剂有限公司);
2,3-环氧丙基三甲基氯化铵<
gta)<
工业级,杭州银湖化工有限公司);
大肠杆菌、空肠弯曲菌<
革兰氏阴性菌);
无纺布<
市售);
其他培养液<
自制)。
1.1.2仪器与设备tensor27型傅立叶红外光谱仪<
德国bruker公司);
biophotometer生物分光光度计<
德国eppendorf公司);
acf300核磁共振光谱仪<
德国bruker公司)。
1.2方法
1.2.1htcc的合成[2]称取2g壳聚糖溶于100ml2%的乙酸溶液,搅拌溶解后逐滴加入1mol/lnaoh溶液至ph为9,有大量白色絮状壳聚糖析出,再浸泡8h,然后抽滤得到白色沉淀物用去离子水洗至中性。
将白色沉淀物及15ml异丙醇加入到三颈瓶中,搅拌并升温至80℃,定时<
每隔2h)滴入定量的gta异丙醇溶液<
0.5mg/ml),每次滴定时间为0.5h。
反应结束后,加入150ml的无水乙醇进行沉淀,抽滤后用无水乙醇洗涤3次,65℃真空干燥24h。
1.2.2htcc的抗菌实验菌悬浮液的制备:
将活化后的细菌用接种环挑取2环菌苔于无菌pbs缓冲溶液中,使用biophotometer生物分光光度计调节od值为1,备用。
抗菌效率的测定:
取1mlod值为1的菌悬浮液加入到5mg/ml的100ml壳聚糖季铵盐溶液中,同时取1ml菌液加入到100ml的pbs缓冲液中作为对照,分别在混合后15、30、60min涂平板,37℃培养箱培养24h,观察实验结果。
用平板计数法计数并计算抑菌率。
抑菌率=■×
100%。
最低抑菌浓度<
mic)的测定:
用pbs缓冲溶液配制不同浓度的htcc溶液<
0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10mg/ml),高压灭菌。
取11个平板,分别取上述不同浓度htcc溶液300μl涂覆平板,再取100μl的od值为1的菌悬浮液均匀涂抹平板,置37℃培养箱培养48h后,观察菌落的生长情况,以完全无菌落的htcc溶液最低浓度为htcc的最小抑菌浓度<
mic)。
htcc溶液浸渍无纺布的抑菌性:
配制10mg/ml的htcc溶液250ml,高压灭菌备用。
取边长2cm的正方形无纺布2块,分别编号a、b。
其中a样放置在蒸馏水中浸泡24h作为对照,b样放置在相同体积htcc溶液中浸泡相同时间。
取出无纺布并分别贴于平板中央,37℃培养箱中培养24h,观察菌落的情况。
1.2.3红外光谱测定分析红外光谱测定样品的结构,使用德国bruker公司的tensor27型傅立叶红外光谱仪,kbr压片,扫描范围4000~400cm-1,分析ftir谱图。
1.2.41h核磁分析采用acf300核磁共振光谱仪<
500mhz),d2o为溶剂,四甲基硅烷为内标,绘制分析1h-nmr谱图。
2结果与分析
2.1htcc的抑菌特性
2.1.1htcc抑菌效率由htcc作用时间对抑菌率的影响<
图1)可见,作用时间越长,htcc溶液抑菌效果越好,与大肠杆菌和空肠弯曲菌作用15min后,抑菌率分别达到97.73%和98.40%。
htcc对空肠弯曲菌的抑菌率明显高于对大肠杆菌的抑菌率,推测原因为空肠弯曲菌表面负电性高于大肠杆菌,增强了htcc对空肠弯曲菌的吸附力。
2.1.2htcc对空肠弯曲菌的最小抑菌浓度<
mic)htcc最小抑菌浓度测定结果<
表1)显示,随着htcc溶液浓度的增大,对空肠弯曲菌的抑菌效果明显提高。
htcc溶液浓度≥1mg/ml,对空肠弯曲菌有抑菌效果,浓度为8mg/ml时可以完全抑制其生长,htcc溶液对空肠弯曲菌的最小抑菌浓度<
mic)为8mg/ml。
2.1.3经htcc浸渍的无纺布的抑菌作用蒸馏水和htcc溶液浸渍无纺布后,从无纺布的抑菌实验结果<
图2)可见,浸渍过htcc溶液的无纺布的平板内没有细菌生长<
图2b),具有抑菌效果;
而浸渍过蒸馏水的无纺布的平板内则有细菌生长<
图2a)。
可见htcc具有良好的抑菌性,可作为一种具有应用潜力的抗菌剂。
2.2htcc的ftir表征
由壳聚糖和2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的ftir谱图<
图3)可见,cts和htcc都在3409cm-1<
-oh伸缩振动峰)、1065cm-1<
c-o伸缩振动峰)、1163cm-1<
c-n伸缩振动峰)出现了多糖骨架的特征吸收峰。
在htcc的红外谱图中,壳聚糖在1577cm-1处伯氨基的n-h面内弯曲振动吸收峰消失,而在1486cm-1、1648cm-1、3027cm-1处出现了新的吸收峰,分别为季铵盐化基团中-ch3的变形振动峰和伸缩振动峰,表明壳聚糖分子中-nh2中的h已经被-ch2ch<
oh)ch2n+<
ch3)3cl-基团部分取代并生成了2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖[6-8]。
2.31hnmr表征
从htcc的1h-nmr谱图<
图4)可见,在3.2031处出现了引进的季铵盐支链基团中3个甲基<
c4)上的h的峰,4.5113对应于吡喃苷杂环c1上的h,而在2.7672、4.3014、3.3925处出现的峰分别对应于所引进的季铵盐支链基团上的c1、c2、c3上的h,2.5311、3.6073、3.6959、3.7573分别对应于杂环中的c2、c3、c5、c6上的h,这些数据与文献[6-8]中用gtmac改性剂对壳聚糖进行接枝改性得到的壳聚糖季铵化衍生物的1h-nmr谱图中的数据相近。
可见2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖为壳聚糖c2位氨基上发生取代反应的产物。
3结论
利用环氧活性基团与壳聚糖分子中的氨基反应,生成cts衍生物htcc,实验验证了htcc的抑菌效果。
结果表明,htcc对空肠弯曲菌和大肠杆菌具有抑菌作用,其抑菌率随作用时间的延长而提高;
htcc对空肠弯曲菌的抑菌效果较好,其最小抑菌浓度为8mg/ml,说明htcc可作为一种具有应用潜力的抗菌剂。
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- 丙基 甲基 氯化铵 聚糖 制备 及其 抗菌 分析