[发明专利]一种淀粉基固体酸、其制备方法和在水相体系中降解壳聚糖制备氨基葡萄糖盐酸盐中的应用

说明书

本发明公开了一种淀粉基固体酸、其制备方法和在水相体系中降解壳聚糖制备氨基葡萄糖盐酸盐中的应用。首先以淀粉为碳源的多孔碳，再用浓H₂SO₄磺化多孔碳，制备酸密度高、热稳定性好的淀粉基固体酸。并利用淀粉基固体酸作为催化剂，降解壳聚糖制备D‑氨基葡萄糖盐酸盐，原料价廉，方法简单、环保、D‑氨基葡萄糖盐酸盐的产率高，且固体酸催化剂可循环利用，碳基固体酸催化剂与降解的反应液容易分离，能很好地避免液体酸降解壳聚糖制备氨基葡萄糖盐酸盐存在的问题。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种淀粉基固体酸、其制备方法和在水相体系中降解壳聚糖制备氨基葡萄糖盐酸盐中的应用。

背景技术

壳聚糖是甲壳素的N-脱乙酰化产物，其化学名称为(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖。由于壳聚糖具有优越的性能，如生物相容性、成膜性、无毒性、抗氧化和抗菌性等，使其受到了极大的关注[于玛丽,李丽梅,郭家智,等.壳聚糖在组织工程的应用[J].中国高新科技,2019(3):103-105；崔书健.抑菌又养颜的壳聚糖纤维[J].纺织科学研究,2019,173(05):68-69.]。但是壳聚糖的分子量从几万到几百万不等，并且其分子中含有大量的-NH₂和-OH，易形成较强的氢键，使壳聚糖只溶于某些有机酸和无机酸的溶液，不溶于普通溶剂、水和稀碱，这大大限制了壳聚糖的利用。然而，壳聚糖的一些降解产物，如低分子量壳聚糖(LWCS)、壳寡糖和D-氨基葡萄糖，在药物和食品行业有很大的应用潜力。D-氨基葡萄糖是壳聚糖降解之后的单糖，具有抑制肿瘤细胞的生长、治疗肠炎、提高抗生素的注射效果导等作用。氨基葡萄糖盐酸盐(glucosamine hydrochloride,GAH)具有良好的生物活性功能，在生物和医药工程等领域应用广泛，例如在肝肾解毒过程中具有抗炎、护肝等作用；在医药上应用时，具有抗菌消炎性能；与抗生素一起使用时，具有降低副反应、促进抗生素的吸收等性能。但GAH难以通过化学方法进行合成，通常由壳聚糖或甲壳素通过糖苷键的水解进行制备。目前壳聚糖降解的方法有化学降解[Huang Q Z,Zhuo L H,Guo Y C.Heterogeneousdegradation of chitosan with H₂O₂ catalysed by phosphotungstate[J].Carbohydrate Polymers,2008,72(3):500-505.]、物理降解[李治,刘晓非,杨冬芝,等.壳聚糖降解研究进展[J].化工进展,2000,19(6):20-23；邹超贤.食用壳聚糖的应用开发进展[J].广西化纤通讯,2003(1):25-30]和生物降解[金鑫荣,柴平海,张文清.低聚水溶性壳聚糖的制备方法及研究进展[J].化工进展,1998,17(2):17-21.]。例如使用一定浓度的盐酸进行降解制备氨基葡萄糖盐酸盐。王军等[王军,周本权,杨许召,等.壳聚糖酸解制备氨基葡萄糖盐酸盐的研究[J].轻工学报,2010,25(1):36-38.]以36％浓度的盐酸对壳聚糖进行降解，在壳聚糖/盐酸＝1/6、反应温度95℃、反应时间7h的条件下，氨基葡萄糖盐酸盐的收率为55.1％；王延松等[王延松,李红霞,张朝晖.D-氨基葡萄糖盐酸盐的制备及工艺条件优化[J].江苏药学与临床研究,2005,13(5):22-24.]以30％浓度的盐酸，在反应温度95℃、反应时间5h条件下，氨基葡萄糖盐酸盐的收率为60％；陈芳艳等[陈芳艳,王林川,岑建军,等.D-氨基葡萄糖盐酸盐的制备研究[J].江苏农业科学,2008(4):232-234.]先经1％的醋酸溶解壳聚糖、再使用15％浓度的盐酸在100℃下反应3h，可以制得4.6mg/mL的氨基葡萄糖盐酸盐溶液；姚丽云等[姚丽云,高飞,林进妹,等.D-氨基葡萄糖硫酸盐水解条件的优化及组分分析[J].生物加工过程,2018(4):92-98.]以质量分数为53.29％的硫酸、反应温度88.31℃、反应时间为6h，在此条件先D-氨基葡萄糖硫酸盐收率为43.86％。