甲壳低聚糖类表面活性剂的制备及其性能研究

【摘要】：本文详细研究了中性条件下过氧化氢可控性降解壳聚糖的反应规律,制得了水溶性良好的小分子壳聚糖降解产物——甲壳低聚糖。采用端基法测定了甲壳低聚糖的数均分子量,采用凝胶色谱和薄层色谱对其进行了分离和鉴别,并利用红外吸收光谱、(1~H、(13)~C)核磁共振等仪器分析手段对甲壳低聚糖的结构进行了表征。首次利用烷基缩水甘油醚、脂肪酰氯及环氧丙基长链烷基二甲基氯化铵分别与甲壳低聚糖反应制得了三个不同系列的新型甲壳低聚糖衍生物——(2-羟基-3-丁氧基)丙基甲壳低聚糖、(2-羟基-3-辛氧基)丙基甲壳低聚糖、(2-羟基-3-十二烷氧基)丙基甲壳低聚糖、(2-羟基-3-十六烷氧基)丙基甲壳低聚糖和(2-羟基-3-壬基苯氧基)丙基甲壳低聚糖;丁酰化甲壳低聚糖、己酰化甲壳低聚糖、辛酰化甲壳低聚糖、癸酰化甲壳低聚糖、月桂酰化甲壳低聚糖、肉豆蔻酰化甲壳低聚糖、棕榈酰化甲壳低聚糖、硬脂酰化甲壳低聚糖和油酰化甲壳低聚糖;以及(2-羟基-3-十二烷基二甲基季铵基)丙基甲壳低聚糖、(2-羟基-3-十四烷基二甲基季铵基)丙基甲壳低聚糖和(2-羟基-3-十六烷基二甲基季铵基)丙基甲壳低聚糖。探讨了各反应产物的适宜合成条件,并利用红外吸收光谱、(1~H、(13)~C)核磁共振、元素分析等仪器分析手段和量子化学从头算STO-3G对所得产物的结构进行了表征;同时较详细地研究了疏水基碳链长度、反应取代度对合成产物的溶解性、表面活性、乳化性、泡沫性、吸湿保湿性和配伍性等物化性质和应用性能的影响规律。研究结果表明:三类新型甲壳低聚糖衍生物均能够溶解于水中(但不溶于常用的有机溶剂),表现出良好的表面活性,且其表面活性受疏水基碳链长度和反应取代度的影响。烷氧基羟丙基甲壳低聚糖和季铵基羟丙基甲壳低聚糖具有一定的乳化性能和良好的吸湿保湿性能;而且前者的配伍性能良好,后者表现出优良的泡沫性能。因此,三类甲壳低聚糖衍生物可望作为功能性添加剂应用于食品、医药、化妆品等领域中。此外,本文还首次研究了芬顿试剂(Fenton reagent)降解壳聚糖的反应规律以及分子量对非离子型壳聚糖表面活性剂——(2-羟基-3-十二烷氧基)丙基-羟丙基壳聚糖的物化性质和应用性能的影响规律,进一步丰富了甲壳素/壳聚糖研究应用领域的研究内容。