[发明专利]一种改性壳聚糖及其制备方法

说明书

本发明公开了一种改性壳聚糖及其制备方法，属于壳聚糖改性技术领域。该方法采用离子液体作为反应介质，结合脂肪酶催化合成长链壳聚糖；所述离子液体为咪唑类离子液体或甘氨酸类离子液体。本发明采用离子液体作为反应溶剂和催化剂，离子液体对壳聚糖具有很好的溶解性，可以作为壳聚糖溶剂使用；另外离子液体可以作为辅助催化剂使用，和脂肪酶同时催化酯化反应的进行，离子液体性质温和，非常适用于脂肪酶参与的反应过程中。本发明制备得到的长链壳聚糖取代度较高，接近4.0，可以增加改性壳聚糖的使用范围，具有很好的实用性。

技术领域

本发明属于壳聚糖改性技术领域，具体涉及一种改性壳聚糖及其制备方法。

背景技术

壳聚糖(Chitosan)的化学名称为(1，4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖，又称为脱乙酰甲壳素，是甲壳素的脱乙酰产物，而甲壳素为自然界中含量仅次于纤维素的第二大天然高分子物质，广泛存在于低等节肢体、甲壳类动物(如虾、蟹、甲壳昆虫)以及低等植物(如藻类、菌类)的细胞壁中，年产量超过100亿吨。因此，壳聚糖来源广泛，且在自然界中含量丰富，还是目前已知唯一的天然碱性阳离子聚合物，生产集中主要在欧美地区部分国家、日本、印度，而我国生产企业主要集中在沿海，规模较小。

壳聚糖具有复杂双螺旋结构，链接单元中含有两种羟基(仲羟基和伯羟基)和氨基等基团具有较高的反应活性，有利于对其进行改性，引入其他基团，从而赋予壳聚糖在不同溶剂中良好的溶解性和功能性，提升其应用性能，改性方法有物理改性法和化学改性法。其中以化学改性方法为主，存在的问题是化学改性过程中会应用到化学品，这些化学品大多会对人体或环境产生伤害，在食品、药品等领域的应用受到限制，从而限制了改性壳聚糖的应用范围。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题在于提供一种改性壳聚糖的制备方法，该方法中采用离子液体作为反应溶剂和催化剂，离子液体对壳聚糖具有很好的溶解性，可以作为壳聚糖溶剂使用；另外离子液体可以作为催化剂使用，离子液体性质温和，非常适用于脂肪酶参与的反应过程中。本发明要解决的技术问题还有一个是提供一种改性壳聚糖，采用本发明方法制备得到的长链壳聚糖取代度较高，可以增加改性壳聚糖的使用范围，具有很好的实用性。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种改性壳聚糖的制备方法，采用离子液体作为反应介质，结合脂肪酶催化合成取代度高的长链壳聚糖；所述离子液体为咪唑类离子液体或甘氨酸类离子液体。具体包括以下步骤：

(1)在氮气保护下，向壳聚糖粉末中加入离子液体反应介质，利用微波辅助加热，搅拌溶解；

(2)待壳聚糖粉末完全溶解后，加入酰基供体和脂肪酶，继续通入氮气，搅拌反应；

(3)将步骤(2)所得产物用丙酮洗净后，真空干燥，得到酯化产物。

所述改性壳聚糖的制备方法，壳聚糖粉末预处理：将壳聚糖粉末经研磨、烘干，向处理好的壳聚糖粉末中加入苯甲酸搅拌溶解，完全溶解的壳聚糖苯甲酸溶解进行酯化反应；所述壳聚糖粉末与苯甲酸的质量比为1∶3～1∶5。

所述改性壳聚糖的制备方法，所述搅拌溶解温度为40～60℃；酯化反应温度为100～120℃，酯化反应时间为1～3h。

所述改性壳聚糖的制备方法，所述壳聚糖、离子液体、酰基供体和脂肪酶的质量比为1∶6～7∶1～2∶0.2～0.5。

所述改性壳聚糖的制备方法，所述咪唑类离子液体为1-己基-3-甲基咪唑硫酸氢盐离子液体、八烷基-3-甲基咪唑氯化物、十二烷基-3-甲基咪唑溴盐；所述甘氨酸类离子液体为甘氨酸盐酸盐离子液体。

所述改性壳聚糖的制备方法，所述酰基供体为邻苯二酚二乙酸酯、间苯二酚二乙酸酯或3，5-二甲基苯酸乙酸酯。

所述改性壳聚糖的制备方法，具体包括以下步骤：