壳聚糖与肉桂醛的缩合反应制备席夫碱及其抑菌活性研究

第24卷第4期 高 校 化 学 工 程 学 报 No.4 Vol.24 2010 年 8 月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Aug. 2010

文章编号：1003-9015(2010)04-0645-06

壳聚糖与肉桂醛的缩合反应制备席夫碱及其抑菌活性研究

金晓晓1, 王江涛1, 白 洁2

（1. 中国海洋大学 海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室，山东 青岛 266100;

2. 中国海洋大学 海洋环境与生态教育部重点实验室, 山东 青岛 266100)

摘 要： 通过壳聚糖与肉桂醛在超声波振荡下的反应制备了壳聚糖缩肉桂醛席夫碱。采用[L9(33)]正交实验探讨了反应时间、反应温度及反应物配比对壳聚糖席夫碱反应缩合率和取代度的影响。在最佳条件下壳聚糖席夫碱的缩合率可达89.38%，取代度为0.84。红外光谱和X-射线衍射光谱结果表明衍生物具有壳聚糖席夫碱的结构特征。抗菌实验表明，该衍生物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和黑曲霉都具有抑制作用，抗菌活性随浓度的增加而增加，且优于壳聚糖。 关键词：壳聚糖；肉桂醛；席夫碱；超声波；抗菌活性

中图分类号：O636.1；O631.5；TQ203.3 文献标识码：A

Synthesis of Schiff Base from Chitosan and Cinnamaldehyde and its Antimicrobial Activity

Jiang-tao1, BAI Jie2 JIN Xiao-xiao1, WANG

(1. Key Laboratory of Marine Chemistry Theory and Technology, Ministry of Education, Ocean University of China, Qingdao 266100, China; 2. Key Laboratory of Marine Environmental Science and Ecology, Ministry of

Education, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

Abstract: The Schiff base of chitosan was synthesized from chitosan and cinnamaldehyde with the help of high-intensity ultrasound. The effects of the ratio of chitosan to cinnamaldehyde, reaction time and temperature on the yield and the substitution degree of the Schiff base condensation reaction were investigated. Under the suitable conditions found by [L9(33)] orthogonal experiments, the maximum yield of Schiff base is 89.38% and the degree of substitution is 0.84. The structure of the synthesized Schiff base of chitosan was characterized by FT-IR and XRD spectroscopy, respectively. The results confirm that the amino groups on chitosan react with cinnamaldehyde to form the Schiff base. The antibacterial activities of chitosan and the Schiff base of chitosan were investigated by assessing their inhibitory ratios for Escherichia coil, Staphlococcus aureus and Aspergillus niger. The results indicate that the antibacterial activity of the Schiff base is stronger than that of chitosan, and its antibacterial activity increases with the increase of Schiff base concentration. Key words: chitosan; cinnamaldehyde; Schiff base; high-intensity ultrasound; antibacterial activity

1 前 言

壳聚糖是乙酰胺基葡萄糖多聚物甲壳素的脱乙酰化产物，分子链由β-(1-4)-2-乙酰胺基-D-葡糖单元和β-(1-4)-2-氨基-D-葡糖单元组成的共聚物。壳聚糖具有良好的生物降解性、相容性、成膜特性和较强的抗菌防腐保鲜能力，并在环境保护、生物医药、食品工业和化工方面得到广泛的应用[1]。壳聚糖仅能溶解于酸性介质中，限制了其应用范围。但其分子链上含有2位氨基、6位伯羟基和3位仲羟基等反应性官能团，能够进行修饰反应，形成各种功能性衍生物[2~5]。

席夫碱具有抑菌、杀菌、抗病毒、抗肿瘤等特殊的生物活性，近年来越来越引起人们的重视[6]。席收稿日期：2008-12-29；修订日期：2009-04-22。

基金项目：科技部国际科技合作重点项目(2004DFA03600)；

作者简介：金晓晓(1984-)，女，山东青岛人，中国海洋大学硕士生。通讯联系人：王江涛，E-mail：jtwang@http://www.77cn.com.cn

646 高 校 化 学 工 程 学 报 2010年8月

夫碱反应一直被应用于壳聚糖的化学改性研究中。肉桂醛是一种天然醛，为无色至微黄色油状液体，具有很好的抑制霉菌的效果，抗菌作用力强，可有效地杀灭细菌，在香料、制药、日用化学品及食品加工等方面都有广泛应用[7]。但肉桂醛易挥发、易氧化，不易进行保藏，而且具有强烈的刺激性香辛味，从而影响了其使用效果[8,9]。因此，本文将壳聚糖与肉桂醛进行缩合反应，得到具有良好抗菌活性的壳聚糖席夫碱衍生物，并对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和黑曲霉进行了抗菌活性研究，绘制了抑菌生长曲线，以期成为一种新型的抗菌剂。

2 材料和方法

2.1 主要试剂和仪器

壳聚糖：脱乙酰度97％，相对分子质量1×105，青岛海汇生物工程有限公司；肉桂醛：国药集团化学试剂有限公司，AR；其它试剂：均为分析纯。

AVATAR 360 FT-IR型红外光谱仪，KBr压片法，美国Nicolet公司；UV-2550型紫外分光光度计，日本岛津公司；PE-2400Ⅱ型元素分析仪，美国PE公司。

细菌包括革兰氏阴性菌大肠杆菌（Escherichia coli)和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus)，真菌有黑曲霉（Aspergillus niger)，均由中国海洋大学微生物实验室提供。细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基培养，真菌采用沙氏培养基培养。 2.2 壳聚糖缩肉桂醛席夫碱的合成

将壳聚糖分散于50 mL甲醇中，室温下溶胀1 h，转移至250 mL三口烧瓶中，并置于超声波清洗器

[10,11]

中，开启超声波(18 kHz，200 W)至合成温度， …… 此处隐藏：11210字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……