壳聚糖降解研究的最新进展_欧春艳

物理降解法速度快 ! 无副产物 ! 无环境 污染 , 是较 理想 的 高 聚物降解方法 , 其主要方法有辐射 法 ! 超 声波和 微波法 ! 机 械研磨法 ! 高压均质降解法等 "
2.1
辐 射法
聚合物 的辐 射降 解是 聚合 物在 电离作 用 下主链 断裂 ! 分 子量降低 , 使 聚合 物在 溶剂 中的溶解 度增 加 , 而相 应 的热稳 定 性 ! 机械性 能降 低 " 它 属无 规降 解 , 主 链 断裂 呈无 规 则分 布 , 极少 出现端 基 断裂 和单 体分 子生 成 " 壳 聚糖 的辐 射 降解 通 常采用放射性 核素 C "一 0 给 出的 , 射 线 " 有关 壳 聚糖 的辐 6 射 降解研究较 多 , w on 一seok ehoi 等 1 ,2 用 不 同剂量 e "一60 , 射线 辐照壳聚糖 的醋 酸溶液 (2% ) , 结果表 明 , 要 制备低 分子 量壳 聚糖 , 只要有 100 kG y 辐射剂 量 , 就能实现用 , 辐射 降解 壳聚糖 ; 高德玉等 [ j 使 用 , 射 线辐 照壳 聚糖 , 研究 了 , 射 线 8 辐照对壳 聚糖相 对 分子 质量 的影 响 , 并 指 出 : 水对 于壳 聚糖 辐射裂解有加 速效 应 , 溶 液 态壳 聚糖 辐照 降解 比固态辐 照效 率高约 50 倍 " 辐射 降解是无 须 添加物 的 固相反 应 , 成本低 ! 反应 易控 ! 无 污染 ! 产 品品 质高 ! 降解 后壳 聚糖 的生物相 容性 不受 影响 , 但是 , 射线辐射 容易引起一些交联 和岐 化反应 , 而且它的实施 必须在有 电离辐射设备 ! 辐射强度相对高的前提之下 "
摘
南京
1 (x{ 2 ) 46 )
要 : 壳聚糖是迄今为止发现的天然多糖中唯一的碱性多糖 , 将壳聚糖降解到需要的分子量是其应用的前提 "本文综述
了壳聚糖化学 降解 (酸降解 和氧化降解 ) ! 物理 降解 (辐射 降解 ! 超 声波 和微波 降解 ! 机械研 磨 降解 ! 高压 均质 降解 ) ! 酶 降解 (专一性酶 降解 ! 非专一性 酶降解 ! 复合酶降解 ) 以及复合降解法的最新进展 , 供相关领域人 员参考 "
方法 "
主要集 中在其微细化方 面 " 蒋 林斌等 !.42 研究 了搅 拌球 磨机机 械 活化 降解壳 聚糖 的工艺 , 实验结 果表 明 , 机械力化学 作用对 壳 聚糖 的降解有 明显影响 , 机械 力化学 作用使 壳聚糖颗 粒结 晶
结构受 到破坏 , 从晶态变成非晶态 "
2 .4
高压均 质技 术
A bs t ra c t : C hi to sa n w a s a n atu r l a and t h e o n ly b a sie P oly sae eh a i de f r o u n d 50 f r a in n a tu r e , w h ieh w a s ve 叮 in i Por t an t
H 20 : 在水溶液 中电离形成各 种游离基 H O : # ! H O # ! 新生 态的 (0 ) , 它们具有极 强 的氧 化 性能 , 能 攻击 壳 聚 糖上 带 有 活 泼
1
1. ,
化学 降解法
壳 聚糖 的化学降解主要是酸 降解 和氧化 降解 "
酸降 解 法
利用酸对壳 聚糖 进行 降解 是一 种最 基本 和最 简单 的方 法 "
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壳 聚糖 (ch i to sa n , 缩 写 为 Cr S ) , 甲壳 素 的脱 乙 酞 产物 , r 是 由 2 一氨基 一 2 一脱氧 一D 一葡萄糖单元 和 2 一乙酞胺 基 一2 脱氧 一D 一葡萄糖单元 组成 的共聚体 , 是迄 今为 止发 现的天 然 多糖 中唯一 的碱性 多糖 , 因其具有 良好的生 物官 能性 ! 血液 相 容性 ! 安全无 毒性 ! 微生物降解性等优 良性能 而被各 行各业 广 泛关注 " 但是 , 壳 聚糖不溶于水和碱 溶液 , 只能溶于 稀的无 机 酸溶液 如盐 酸 ! 硝 酸和大多数有 机酸如 乙酸 ! 甲酸 ! 柠 檬酸溶 液 中 , 这在很 大程 度上限制了它 的应用 " 另 外 , 研究 表明分 子 量对壳 聚糖 的性质 有很大影响 , 不 同分子 量 的壳 聚糖性 质差 异 很大 , 而且壳 聚糖 的许多独特功能只有在 分子量 降低 到一定程 度时才表现 出来 川 " 因此 , 如何有效 的制备低 分子量壳 聚糖 已 日益受 到人们 的关 注 " 目前 国内外学者对壳 聚糖 的降解研 究较 多 , 其方法主要有物理 降解 ! 化 学降解 ! 酶 降解 以及 由其派生 出的一些适合实际生产 的复合 降解法 " 本文 对近年来 壳 聚糖 的 降解研 究进行综述 , 以供相关领域 的人 员参 考 "
, .2
氧化 讲 解法
氧化降解法是近年 来 国内外研 究较 多 的壳聚 糖降 解方 法 ,
包括 H 20 2 法 ! 亚 硝酸 盐 法 ! 过 醋 酸法 ! 臭 氧 法 等 , 其 中 的 H 20 : 氧化 降解 因成 本低 ! 降解速 度相对较 快 ! 产 品分 子量 低 ! 分布 窄 ! 无 残 毒 ! 易 实 现工 业 化 而倍 受关 注 " H 20 : 降 解 是
广
州
化
工
2013 年 3 月
到分子量大小较均一 的低分子量壳 聚糖 ; 韩永 萍等!.2 利用过 氧 化氢降解与超滤结合可以获得收率 为 4 2 % ! 平均相对分 子质量 在 l以 叉 2 左 右的优 质壳 寡糖产 品 ; 单 丽娟 等 1 62 利用 合成 的多 种 氨基酸类 离子液体 , 实现对壳 聚糖 的非均相 氧化降解 , 可得 到 粘 均分子量 为 2( ) 5 的低聚壳聚糖 " X 酸解法 和氧化法均需使用化学 试剂 , 不 可避免要 产生三废 污染 , 但 由于成本低 ! 工艺成熟 , 仍是 目前 工业上 最常使用 的
Li n 一to n g
wk.baidu.com
.
O U C h u n 一y a n , L l
(N at iona l Fi s t一C l r s s K ey D iseipline f a o r T raditi ona l C hinese M ediei ne of N a j ing U niver n s it y o f C hinese M ed i eine , Jia n gsu N an j ing 2 l0 (碎 6 , Chi na)
N H 犷的 日一1 , 4 一糖昔键 , 使其解聚 1 .2" 但是 H Z0 2 降解法由于 反应时间过长 ! 温度控制严格 ! 易 发生 副反应 ! 降解 后期常 常 伴有褐变反 应 而增 加后 续 产品 提纯 负 担等 缺点 , 研 究 人 员在 H ZO: 氧化降解过程 中通过 加人其 它助 剂或 分离 手段 来达 到更 好的效果 " 尹学琼等[-2 研究发现 , 壳聚糖金 属配合物 中存在有 利于降解的优势构象 , 可 以实现对壳 聚糖 的配位控制 降解 , 得
e访e en叮m e de脚 d a t ion , non 一speei i e enZ f y m e de脚 d a t ion , eom vosite enZym e de脚 dati on ) and eom p osit e de脚 da t ion
f o eh i to san to P r o vid e r e f e r e nee f o r th e r e sea c r her s of r e late d f i e ld s.
壳聚糖能在 H C I ! H F 和 H N O 3 等无 机强 酸作 用 下发 生剧 烈 降 解 , 得到大量 的单糖 和聚合度 较低的低 聚糖 " 鉴于强 酸对壳 聚 糖的 降 解 过 于 剧 烈 , 研 究 人 员 提 出 用 C H 3CO O H ! H N 02 ! H 3P o 4 ! 磷 钨酸等弱酸或 杂多 酸对壳 聚糖进 行 降解 , 但 由于 产 品分子量分布较宽 ! 降解时 间长 以及 存在其它 副反应 等而受 到 限制 " 张卫 国等[ ] 研究 了草酸 ! 柠檬 酸 ! 唬拍 酸 ! 苹果酸 ! 酒 2 石酸等有机酸对壳聚糖 的降解 , 研究 结果表 明 , 壳聚糖 在草 酸 溶液中降解最快 , 苹果酸中最慢 "
2
物理降解法
高压均质技 术是 一 种新 型 物 理 法 , 该 方 法具 有纯 物理 作 用 ! 易操作 ! 产品纯度 高 " 目前 高压 均 质机 主要有 pi s 句 r g ap 和 而cr o nu ld i sa t io n 两 类机 型 " 前 者 与 后 者 相 比 , 温 度 更易 控 制 , 设备成本较 低 , 更适 合 于工业 化 应 用 " 顾 志 明等 1 0]采用 pi s t or g P 型高压均质机对壳 聚糖 进行 降解研 究 , 研究 结果表 a 明 , 高压均质降解通过机械作 用切 断壳 聚糖 分子链 , 基本不改 变产物的分子结构 和脱 乙酞度 , 其降解 效果 随循 环次数 的增 加 及原料相 对分子质量 的增大 而提 高 "
to d eP o lym er i ze eh i tosa n to a eer t ain m oleeula r w ei h t bef g or e use. T h e latest pr o 脚 sses w er e r e view ed a b out ehem iea l degrad ation (aei d de脚 da t ion , oxi d ative de脚 da t ion ) , physieal deg a da r t ion (r a di ation de脚 da ti on , ul a s r t o nie an d mi er ow ave d e笋 dati on , m eeha n i ea l g h nding d e歹adation , hig h pr e ssu e hom r o 罗neous d egrada i on ) , en叮m e de脚 d ation ( sp et
3
酶降解法
与其它降解方法相 比 , 酶降解 法具 有无 副反应 ! 降解条件
温和 ! 降解过程及降解产物相对分 子量 分布容 易控制 ! 制备的 低聚壳聚糖生物活性高 ! 产物不用 除盐 等优势 " 酶 法降解壳聚 糖是通过专一性酶和非专一性酶降解壳 聚糖的方法 "
3.1
专 一性酶
壳聚糖酶是 专一性 降解 壳 聚糖 的 酶 , M o n a g h a n1 62 . 最先发 现它可 以专一 性 的降解 壳 聚糖 而 不 降解 呈胶 态的 甲壳素 " 壳 聚糖酶存在 于很 多真 菌和 细菌 等 微 生物 中 , 但是 不 同来源 的 壳 聚糖酶降解壳 聚糖 的最佳 工 艺条 件 各 不相 同 , 而且有 趣的 是 , 不同壳聚糖酶 最适 底 物 的脱 乙 酞度 和 酶解 产 物 的聚合度 却 大体相 同 " 壳 聚糖 酶多 以内切 方 式 降解 壳 聚糖 , 它 的最适
第4 1 卷第 6 期
2013 年 3 月
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V o l. 4 1 N o . 6 M a r h . 2 0 13
G ua n 郎hou C hem iea l I n du st y r
壳 聚 糖 降解 研 究 的最 新 进 展 *
欧春艳 , 李林通
( 南京 中 医药大 学 中药学一 级 学科 , 江苏
. 基金项 目: 江苏高校优势学科建设工程资助项 目 (ys x k 一2 0 1 0 ) ; 南京中医药大学 中药学一 级学科开放课题 资助 (20 llZ Y X 6 一 0巧)" 作者简介: 欧春艳 (197 6 一) , 女 , 副教授 , 研究 方向: 天然高分子材料 的结构及性 能表 征 "
关键 词 : 壳聚糖; 降解 ; 低聚壳聚糖
中图分 类号 : 0 6 3 6 .9
文 献标 识码 : A
文章 编号 : 10 0 1一 9677(加13 )伪 一 0 13 一 03
R eeen t P r ogres s of St u d y
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