N,O-硫醚壳寡糖衍生物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种同时具备抗氧化和抑菌性能的N,O‑硫醚壳寡糖衍生物，其结构通式为：

【技术实现步骤摘要】
N,O-硫醚壳寡糖衍生物及其制备方法和应用
本专利技术属于食品保鲜
，具体涉及一种新型的同时具有抗氧化、抑菌生物活性的壳寡糖衍生物及其制备方法和应用。
技术介绍
虾是我国南方地区重要的经济型水产品，其肉质鲜美，富含蛋白质、不饱和脂肪酸、微量元素等营养成分。然而，和其他的水产品一样，由于虾肉中的高水分和高蛋白加上养殖区域的高温高湿的气候，在运输、贮藏和销售环节中其蛋白质容易变性、内源酶会分解，导致其腐败变质，严重影响其营养和商业价值。低温保藏、生物保鲜剂和化学防腐剂是我国使用最多的虾类保鲜方法，但其保藏作用差、价格昂贵和毒副作用明显，因此寻找一种天然的绿色安全的生物防腐剂受到水产品贮藏加工行业的广泛关注。我国疆域辽阔，海洋资源丰富，甲壳素生物含量巨大，原料充足，而且壳寡糖安全无毒、有良好的生物相容性，被广泛应用于果蔬和鱼肉类食品的保鲜，但是壳寡糖本身的抗氧化和抑菌能力有限。为了弥补这些缺点，在壳寡糖上引入功能活性基团，增强其抗氧化、抑菌能力，扩大其抑菌范围，拓宽应用领域，使其成为一种新型的天然防腐剂。壳寡糖分子链上有二个活性较高的作用位点：6-羟基和2-氨基，其特殊的化学结构和良好的生物活性使壳寡糖的化学改性研究为国内外学者所青睐。目前现有的由壳寡糖/壳聚糖改性得到的具有较强生物活性的衍生物的结构式为：壳寡糖衍生物1的n大于20；壳寡糖衍生物2和3的n为2～20；部分衍生物告知了具有抗菌活性，但是其相应性能仍然有待改进。硫普罗宁可用于各种肝炎以及脂肪肝、肝硬化早期治疗，是一种广泛用于保肝的药物。可降低放化疗的毒副作用，增加白细胞，加速肝细胞的恢复，降低骨髓染色体畸变和皮肤溃疡的发生率。并能防止放疗引起的继发性肿瘤的发生。对老年性早期白内障和玻璃体混浊也有显著疗效。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提供一种结构新颖、比壳寡糖具有更强抗菌和抗氧化活性的壳寡糖衍生物。该衍生物可以作为食品保鲜剂应用于食品工业，作为抑菌剂和抗氧化剂应用于医药领域和化妆品等行业。为了解决上述技术问题，本专利技术提供同时具备抗氧化和抑菌性能的N,O-硫醚壳寡糖衍生物，其结构为通式Ⅰ：其中，n为2～20。说明：没有取代的部分R为H。本专利技术还同时提供了上述N,O-硫醚壳寡糖衍生物的制备方法，利用壳寡糖制备而得的N,O-烯丙基壳寡糖(N,O-烯丙基壳寡糖衍生物)，通过点击(Click)反应(巯基-烯烃)，将N-(2-巯基丙酰基)甘氨酸(硫普罗宁)偶联到N,O-烯丙基壳寡糖上，生成带有硫醚键的壳寡糖，得到N,O-硫醚壳寡糖衍生物。作为本专利技术的N,O-硫醚壳寡糖衍生物的制备方法的改进：将N,O-烯丙基壳寡糖溶于乙酸水溶液中，于惰性气体保护下，加入硫普罗宁和过硫酸钾，于室温搅拌反应10±2h，然后加入无水乙醇使产物沉淀；所述硫普罗宁：N,O-烯丙基壳寡糖衍生物＝1～8:1(优选6:1)的摩尔比；每1g的N,O-烯丙基壳寡糖配用50±5mg过硫酸钾；所得的沉淀用去离子水透析，冷冻干燥，得到N,O-硫醚壳寡糖衍生物。作为本专利技术的N,O-硫醚壳寡糖衍生物的制备方法的进一步改进：乙酸水溶液中，乙酸的体积浓度为1％；每1g的N,O-烯丙基壳寡糖配用的乙酸水溶液的体积用量为40±10mL。作为本专利技术的N,O-硫醚壳寡糖衍生物的制备方法的进一步改进：壳寡糖为分子量800～1000Da，脱乙酰度85％～90％。本专利技术还同时提供了上述N,O-硫醚壳寡糖衍生物的用途：用作抗氧化剂。作为本专利技术的N,O-硫醚壳寡糖衍生物的用途的改进：用作抑菌剂。作为本专利技术的N,O-硫醚壳寡糖衍生物的用途的进一步改进：用于医药领域或食品领域的保鲜剂(即，作为食品保鲜)。N,O-硫醚壳寡糖衍生物的制备路线为：1)、壳寡糖与烯丙基溴反应生成N,O-烯丙基壳寡糖衍生物依据文献(Solvent-freesynthesisandcharacterizationofallylchitosanderivatives.RSCadvances2019,9(36),20968-20975)进行制备；即，通过和丙烯基溴进行取代反应，在壳寡糖的羟基和/或氨基上引入烯丙基，生成N,O-烯丙基壳寡糖衍生物；N,O-烯丙基壳寡糖衍生物由分子量800～1000Da，脱乙酰度85％～90％的壳寡糖制备，其中R’为H或烯丙基，n为2-20，在壳寡糖的羟基和氨基上都引入了烯丙基。图1为壳寡糖(COS)和N,O-烯丙基壳寡糖衍生物(COS-Bro)的红外光谱图；其中，3483cm-1处的宽峰为壳寡糖上O-H和N-H伸缩振动叠加吸收峰，2926cm-1处的特征吸收峰可归属于壳寡糖上的-CH2和乙酰基上-CH3的伸缩振动吸收峰。1624cm-1归属为酰胺Ⅰ上C＝O伸缩振动，1317cm-1归属为壳寡糖上C-N键的弯曲振动吸收峰，1155cm-1为C-O-C氧桥的不对称伸缩振动峰，1079cm-1和1038cm-1处的特征吸收峰为壳寡糖上C-O的伸缩振动峰。N,O-烯丙基壳寡糖的红外光谱图显示，产物在1647cm-1的强峰和在1608cm-1处的弱峰是双键取代了两个面内弯曲特征峰，而在922cm-1处出现的新峰是由于烯烃上的C-H伸缩振动引起的特征吸收峰。2)、通过Click(巯基-烯烃)反应，将硫普罗宁接到烯丙基壳寡糖上，生成带有硫醚键的壳寡糖，得到N,O-硫醚壳寡糖衍生物。即，基于亚结构拼接原理，先通过取代反应在壳寡糖链上引入烯丙基，而后本专利技术将具有抗菌活性的N-(2-巯基丙酰基)甘氨酸(硫普罗宁)接到壳寡糖分子上，获得了具有优秀抑菌作用的N,O-硫醚壳寡糖衍生物，从而开发出新型的虾类保鲜剂。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。图1为原料壳寡糖(COS)、中间产物N,O-烯丙基壳寡糖衍生物(COS-Bro)的红外光谱图；图2为N,O-烯丙基壳寡糖衍生物(COS-Bro)、硫普罗宁(Tio)和本专利技术所得产物壳寡糖衍生物(COS-Bro-Tio)的红外光谱图；图3为壳寡糖衍生物对腐败希瓦氏菌生长曲线的影响；图4为壳寡糖衍生物对细菌悬浮液紫外吸收的影响；图5为南美白对虾在4℃保藏过程中细菌总数的变化；图6为南美白对虾在4℃保藏过程中挥发性盐基氮的变化；图7为南美白对虾在4℃保藏过程中颜色的变化；图8为南美白对虾在4℃贮藏过程中肌原纤维蛋白含量的变化；图9为南美白对虾在4℃贮藏过程中巯基含量的变化；图10为南美白对虾在4℃贮藏过程中Ca2+-ATP酶活性的变化。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此。乙酸水溶液中，乙酸的体积浓度为1％。以下案例中，所用的N,O-烯丙基壳寡糖衍生物为：由分子量800～1000D本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.同时具备抗氧化和抑菌性能的N,O-硫醚壳寡糖衍生物，其特征在于结构通式为：/n

【技术特征摘要】
1.同时具备抗氧化和抑菌性能的N,O-硫醚壳寡糖衍生物，其特征在于结构通式为：



n为2～20。


2.如权利要求1所述的N,O-硫醚壳寡糖衍生物的制备方法，利用壳寡糖制备而得的N,O-烯丙基壳寡糖衍生物，其特征是：
通过点击反应，将硫普罗宁偶联到N,O-烯丙基壳寡糖衍生物上，生成带有硫醚键的壳寡糖，得到N,O-硫醚壳寡糖衍生物。


3.根据权利要求2所述的N,O-硫醚壳寡糖衍生物的制备方法，其特征是：
将N,O-烯丙基壳寡糖溶于乙酸水溶液中，于惰性气体保护下，加入硫普罗宁和过硫酸钾，于室温搅拌反应10±2h，然后加入无水乙醇使产物沉淀；所述硫普罗宁：N,O-烯丙基壳寡糖衍生物＝1～8:1的摩尔比；每1g的N,O-烯丙基壳寡糖配用50±5mg过硫酸钾；
所得...

【专利技术属性】
技术研发人员：周涛，夏伟，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33