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《新疆农业大学》 2010年
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新型季铵化壳聚糖衍生物的制备及其抑菌和抗氧化活性研究

李荣春  
【摘要】: 由于化学农药的残留问题严重影响着环境和人类健康,生物农药的开发迫在眉睫。壳聚糖无毒、无污染、可生物降解,已经成为这一方向的研究热点。目前对壳聚糖抑菌活性的研究大都集中于分子量和脱乙酰度对其活性的影响,而对壳聚糖衍生物的研究相对较少,对于壳聚糖衍生物对植物病原真菌的研究更少。另外,由于氧自由基对机体具有巨大的损伤作用,会引起许多疾病的发生,合成抗氧化剂取得了良好的效果,但是其对人体健康具有潜在的威胁。因此,筛选对人体安全、高效的天然活性氧清除剂具有重要意义。壳聚糖无毒、无污染,而且本身具有一定的抗氧化活性和提高机体免疫力、降血压、降血脂等保健功能。因此,研究开发具有更高抗氧化活性的壳聚糖衍生物,对于改善人们的生活质量具有重要意义。本文制备了2-(卤代水杨醛缩4-氨基吡啶)-乙酰基壳聚糖衍生物、2-(卤代苯甲醛缩4-氨基吡啶)-乙酰基壳聚糖衍生物、酰化-N-三甲基壳聚糖氯化铵及2-吡啶乙酰基-N-三甲基壳聚糖氯化铵等四类共计十余种新型壳聚糖衍生物,研究了它们对7种植物病原真菌(黄瓜黑星病菌、桃褐腐病菌、黄瓜炭疽病菌、黄瓜枯萎病菌、茶叶炭疽病菌、芦笋茎枯病菌、杏疮痂病菌)的抑制活性,结果发现,所有衍生物的抑菌活性均强于壳聚糖原料,其中4种新型衍生物(CHPACS, BHPACS, DCBPACS, CATMCS)对于真菌具有较强的抑制活性,在浓度为500μg/mL时,对某些真菌的抑制率达100 %。 不同活性基团对衍生物抑菌效果的影响初步探讨结果表明,卤代水杨醛缩4-氨基吡啶Schiff碱接入壳聚糖能增强其抑菌活性,特别对黄瓜黑星病菌和桃褐腐病菌,在浓度为500μg/mL时,抑制率为100 %。卤代苯甲醛中,2, 4-二氯苯甲醛缩4-氨基吡啶Schiff碱接入壳聚糖对其抑菌活性增强较明显,对所试的六种植物致病菌具有较好的抑菌广谱性,在浓度为1000μg/mL时,抑菌率均在85 %以上。N-三甲基壳聚糖氯化铵分子中接入疏水基团—酰基,可以增强其抑菌活性,且引入的基团带有卤素、苯环等活性基团效果更明显。比较本文制备的不同类型壳聚糖衍生物的抑菌活性和物理化学性质,结果表明,DCBPACS、BTMCS和CATMCS抑菌效果最好,酰基化N-三甲基壳聚糖氯化铵(浓度为1000μg/mL时,抑菌率在80 %以上)抑菌活性虽然较DCBPACS(浓度为1000μg/mL时,抑菌率在85 %以上)稍弱,但其水溶性好,这在一定程度上可以拓宽其应用领域,因此该类壳聚糖衍生物更值得进一步深入研究。 本文制备的双季铵盐—2-吡啶乙酰基-N-三甲基壳聚糖氯化铵具有强的清除羟自由基活性,与其具有较高的正电荷密度相关,而且,其制备条件温和,为壳聚糖类抗氧化剂的研制提供了可行思路。 研究成果对深入开发利用甲壳资源、新型农药、新型抗氧化剂研制奠定了理论基础。
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