低分子量壳聚糖
酸和氧化途径生产低分子量壳聚糖:对理化性质的影响
摘要
低分子量壳聚糖基生物材料(LMW)由于在医药和食品领域的应用前景广阔而备受关注。因此，这项工作的目的是研究两种不同的解聚途径对壳聚糖理化性质的影响。壳聚糖通过氧化途径(H2O2)和酸途径(盐酸)进行解聚反应，得到低分子量壳聚糖(LMW)。通过动力学研究和断链机理探讨了分子量的降低。壳聚糖的表征分别根据其粘度法平均分子量和脱乙酰度，通过粘度法和质子核磁共振波谱进行。通过傅里叶变换红外光谱和能量色散光谱对结构完整性进行了评价。分别用 x 光衍射光谱和热重/差示热/差示扫描量热分析研究了晶体和热性能。利用壳聚糖与水的相互作用研究来评价壳聚糖的溶解度。结果表明，两种途径均可得到低分子量(< 50 kDa)的壳聚糖。此外，通过氧化途径解聚后，壳聚糖聚合物链的结构完整性得以保持，而酸途径改变了聚合物链的排列。因此，化学途径产生了两种不同的低分子量壳聚糖，
这使得在食品科学中有不同的应用。
介绍
海产品加工产生大量固体废物，其中可能含有高含量的副产品，如甲壳质。甲壳素是一种线性生物聚合物，主要由 2 乙酰氨基 2 脱氧 βDglucopyranose 单元和少量 2 氨基 2 脱氧 βDglucopyranose 单元组成。然而，甲壳质不溶于水和通常的有机溶剂。为此，脱乙酰反应已应用于甲壳素，以获得壳聚糖。该反应增加了壳聚糖结构中的 2 氨基 2 脱氧 βDglucpyranose(> 50%)部分，这为生物聚合物提供了一些特殊特性，例如在酸性条件下的溶解性，以及粘膜粘附性、胶凝性、抗微生物性和成膜性。壳聚糖的性质取决于几个重要因素，如脱乙酰度、结晶度和分子量。事实上，与中等分子量(50 至 250 千道尔顿)和高分子量(HMWC) (> 250 千道尔顿)相比，低分子量壳聚糖(LMWC) (< 50 千道尔顿)已经在广泛的食品和生物医学应用中得到强调。这些应用的一些例子是食品保藏(王等人，2017 年)、膳食补充剂(赵、冯、刘和蒋，2017 年)、食品载体(哈、金、李和李，2013 年)、药物载体、基因递送和伤口敷料。有几位作者报告说，LMWC 具有增强的性能，如抗菌和抗真菌；抗肿瘤；脂质代谢和肠二糖酶活性和粘膜粘附剂。此外，分子量在生物聚合物流变中也起着重要作用。
结论
氧化途径和酸性途径的解聚反应得到低粘均分子量(< 50 kDa)的壳聚糖。双指数函数模型最适合描述聚合反应的动力学行为，随机断链模型适合描述断链机理。此外，OP 和 AP 的解聚反应均提高了壳聚糖的脱乙酰度，从而增强了与阴离子物质的反应性。氧化途径保持了壳聚糖的原有结构，而氯离子通过酸途径的插入导致壳聚糖聚合物链发生化学修饰。此外，两种脱聚合途径都破坏了 ori-ginal 壳聚糖的强氢键，降低了样品的结晶指数。两种解聚壳聚糖的分子量降低都延迟了食品研究国际 123 (2019) 88-94热降解的开始。壳聚糖与水的相互作用研究表明，两种解聚途径都提高了壳聚糖在水中的溶解度。简而言之，氧化途径的解聚导致最初壳聚糖所有结构特征的微小改变，当研究的主题仅仅是分子量降低时，这一点很重要。然而，由于壳聚糖盐酸盐的形成，酸途径发生了很大的变化，壳聚糖盐酸盐将不溶的原始壳聚糖转化为水溶性壳聚糖，允许广泛的食品应用。