壳聚糖只能溶于一些稀的无机酸或有机酸中,不能直接溶于水中,这在很大程度上限制了它的应用。
壳聚糖只能溶于一些稀的无机酸或有机酸中,不能直接溶于水中,这在很大程度上限制了它的应用。
水溶性壳聚糖水溶性壳聚糖的定义壳聚糖只能溶于一些稀的无机酸或有机酸中,不能直接溶于水中,这在很大程度上限制了它的应用。
何谓水溶性壳聚糖?概念上比较混乱,不知道如何定义。至少可以指出以下几种:
①能溶于水的壳聚糖;
②能溶于水的壳聚糖盐酸盐;
③能溶于水的羧甲基壳聚糖;
④能溶于水的低分子甲壳素;
⑤能溶于水的低分子壳聚糖。
这些都被一些人当作是水溶性壳聚糖,其实,只有第一种才是真正意义上的水溶性壳聚搪,它能溶于水,而且是一般的壳聚糖,即既不是壳聚糖盐酸盐,也不是羧甲基壳聚糖,更不是低分子物。
很容易判断水溶性壳聚糖,只要把它溶于水,首先看溶液有没有粘性,没有粘性者是低分子甲壳素或低分子壳聚糖;其次,往此水溶液中滴加几滴NaOH溶液,产生浑浊或沉淀者,是壳聚糖盐酸盐,因为其中的盐酸被碱中和了,壳聚糖不溶于中性或碱性的水中;如果滴加几滴HCl溶液而产生浑浊,则是羧甲基壳聚糖,因为羧甲基壳聚糖实际是羧甲基壳聚糖的钠盐,如果此溶液被酸化,则不再是羧酸钠盐,而成了羧酸,它就不溶于酸性水中:
R一COONa + H ―→R-COOH+ Na
式中R氨基葡萄糖残基。
水溶性壳聚糖水溶性壳聚糖的制备方法Sannan等人发现,使甲壳素在均相条件下进行脱乙酰化反应,当脱乙酰度为50%左右时,这种壳聚糖能溶于水。后来,Kurita等人又发现,对较高脱乙酰度的壳聚糖进行乙酰化,控制其脱乙酰度在50%~60%,也可得到水溶性的壳聚糖。水溶性表
陈天等人研究了较高脱乙酰度壳聚糖的N-酰化,他们把1g壳聚糖溶于60mL的2%乙酸溶液中,加60mL甲醇稀释,再加-定量的乙酸酐或丙酸酐、丁酸酐、己酸配,搅拌均匀后放置过夜,第二天将反应混合物滴入500mL 0. 5mol/L KOH-乙醇溶液中,过滤出白色纤维状的沉淀,用乙醇洗涤至中性,再进-步用乙醚脱水,70℃真空干燥,得到-系列产物,在水中的溶解性列于表1。由表可见,在N-乙酰化的产物中,只有N-酰化度为56. 1%的溶于水;在N-丙酰化的产物中,只有N-酰化度为55. 2写的溶于水;在N-丁酰化的产物中,只有N-酰化度为50. 3%的溶于水,N-己酰化产物都不溶于
水。造成部分N-酰化产物溶于水的原因,是后进入分子链的酰基破坏了原有分子链的二次结构,使结晶度变小(如图),几乎为无定形,也就是说,只有使壳聚糖的结晶度大大降低,接近于无定形,壳聚糖分子链才有亲水性。这个N-酰化度的范围是比较窄的,只有在这个范围内,才会有效地破坏壳聚糖原有的二次结构,使之接近于无定形。
陈鲁生也在均相体系中反应制备了脱乙酰度在50%左右的水溶性壳聚糖:将1g脱乙酰度为90%的壳聚糖溶于25mL水(含有0.7mol乙酸)中,加人25mL乙醇,搅拌至溶液澄清,逐滴加人8mol吡啶,保持溶液澄清,然后再以壳聚糖与乙酸酐的摩尔比为1:2的比例加人乙酸酐,盖严瓶盖,搅拌1h,加入200mL乙醇,离心分离出白色沉淀,用少量水溶解沉淀,再离心分离出不溶物,向溶液中加入100mL乙醇,离心分离出白色沉淀,用乙醇洗涤3次,800C烘干,即得脱乙酰度为47.9%(或N-乙酰度为52.1%)的水溶性壳聚糖。
常用的水溶性壳聚糖种类
1.羧化壳聚糖(应用最多的是羧甲基壳聚糖)
2.壳聚糖盐类(常见的有壳聚糖盐酸盐、壳聚糖季铵盐、壳聚糖乳酸盐、壳聚糖谷氨酸盐等)
3.壳聚糖硫酸酯
4.壳聚糖寡糖
5.类透明质酸壳聚糖