[发明专利]一种使用生物酶氧化低聚壳聚糖制备高吸湿保湿生物材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物催化领域，采用绿色环保的生物酶氧化低聚壳聚糖制备高吸湿保湿生物材料的方法。

背景技术

壳聚糖(chitosan，CS)主要是从虾、蟹等下脚料中的甲壳素经过脱乙酰基反应而制备的产物，在自然界中广泛存在，是迄今为止发现的唯一的天然碱性多糖。壳聚糖的化学名称为(1，4)聚-2-氨基-2-脱氧-β-D葡聚糖，是由N-乙酰-D-氨基葡萄糖单体通过β-1，4糖苷键连接起来的直链状高分子化合物，具有良好的生物相容性、抗菌性和生物降解性，并具有很多独特的生理作用，因此它被广泛应用于食品、医药、农业、环保等领域(谢宇.壳聚糖及其衍生物制备与应用[M].北京；中国水利水电出版社，2010：2-3)。常规工业方法制得的壳聚糖虽然具有一定的吸湿、保湿性能，但因其水溶性不佳，只能溶于稀酸溶液中，使得其产品呈微酸性，不仅对皮肤有刺激作用，且随时间的延长，产品的黏度也会下降，这在一定程度上限制了其应用(邵志会，王爱勤.甲壳素壳聚糖及其衍生物吸湿保湿性研究进展[J].日用化学工业，2001，31(5)：43-45)。因此，许多研究者对其改性以制备高附加值的生物材料。

Chen等(Chen L，Da Y，Zeng X，Belationships between the molecular structure and moisture-absorption and moisture-retention abilities of carboxymethyl chitosan II.Effect of degree of deacetylation and carboxymethylation[J].Carbohydrat Research，2003，338(4)：333-340)以不同脱乙酰度的壳聚糖制备了一系列不同取代度的羧甲基壳聚糖，研究发现脱乙酰度为50％的N，O-羧甲基壳聚糖有较好的吸湿和保湿性能，并且吸湿和保湿性随着取代度的增加而增强，得到了比透明质酸吸湿保湿性能好的产物。汪琴等(汪琴，王爱勤.N-琥珀酰壳聚糖的合成和性能研究[J].功能高分子学报，2002，15(1)：107-114)制备了琥珀酰壳聚糖，研究发现琥珀酰壳聚糖的分子量、脱乙酰度和取代度对其吸湿和保湿性能影响较大，在湿度相对较高的环境中，其吸湿和保湿性能随分子量的降低、脱乙酰度的增加和取代度的增加而增强，其吸湿和保湿性能优于透明质酸。季晋艳等(季晋艳，张鸿鸣，陈根强，等.N-琥珀酰壳聚糖与羧甲基壳聚糖在吸湿保湿性方面的协同作用[J].科技创新导报，2011，1(6)：137)则研究了N-琥珀酰壳聚糖与羧甲基壳聚糖在吸湿保湿性方面的协同作用，它们混合物的吸湿保湿性优于透明质酸和其本身，当2％的N-琥珀酰壳聚糖与羧甲基壳聚糖1∶1混合时，该物质具有明显的吸湿保湿性能。林友文等(林友文，林青，蒋智清，等.羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的制备及其吸湿、保湿性能[J].应用化学，2002，19(4)：351-354)用2，3-环氧丙基三甲基氯化铵与壳聚糖发生反应，制备了水溶性的羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HACC)，研究结果表明其吸湿性与透明质酸相当，保湿性能优于透明质酸，并且有一定的抑菌性能。

但是，目前利用壳聚糖制备制备高吸湿保湿生物材料绝大多数仍处于实验室研究阶段，在实际中的应用还很少，绝大多数改性采用化学方法，反应成本较高，而且在反应过程中会产生有害物质对环境造成污染。本专利采用绿色环保的生物酶法(漆酶-TEMPO体系)氧化低聚壳聚糖制备高吸湿保湿生物材料。

发明内容

本发明的目的，在于提供生物酶氧化低聚壳聚糖制备高吸湿保湿生物材料的方法。

为实现本发明的目的，所采用的技术方案：

将壳聚糖和浓度为6～10％的双氧水按质量比1∶100～1∶300混合，60℃反应3～6小时。加入适量无水乙醇析出低聚壳聚糖，过滤后常温真空干燥，样品密封室温保存。通过控制反应时间制备不同分子量的水溶性低聚壳聚糖。

适量低聚壳聚糖溶于pH 4.8～6.0的缓冲溶液中，添加1％～8％的TEMPO和适量漆酶，在30～40℃环境中中通氧反应4～20小时。反应后脱盐，除蛋白，所得固体常温真空干燥，样品密封室温保存。通过控制TEMPO的添加量制备不同羧基含量的生物材料。

本发明的有益效果是：

(1)本发明采用生物酶(漆酶-TEMPO体系)氧化低聚壳聚糖制备高吸湿保湿生物材料，该法绿色环保无污染，反应条件温和，易于操作，制备的生物材料易溶于水，应用范围较广。