一種納塔霉素與o,n-羧甲基殼寡糖的接枝共聚物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種藥用和食品防腐抗菌劑納塔霉素與O，N?羧甲基殼寡糖接枝共聚物及其制備方法。通過(guò)納塔霉素與O，N?羧甲基殼寡糖接枝共聚，實(shí)現(xiàn)了抑菌劑納塔霉素的高分子化。具有以下三方面的意義：一是提高了納塔霉素的穩(wěn)定性；二是提高了水中的溶解度；三是拓寬了抑菌范圍。
【專利說(shuō)明】
一種納塔霉素與ο,N-羧甲基殼寡糖的接枝共聚物及其制備 方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬醫(yī)藥和食品添加劑領(lǐng)域，特別是涉及高效能醫(yī)藥和食品防腐抗菌劑及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 納塔霉素是一種由鏈霉菌發(fā)酵產(chǎn)生的天然抗真菌化合物，屬于多烯大環(huán)內(nèi)酯類抗 菌劑，既可以廣泛有效的抑制各種霉菌、酵母菌的生長(zhǎng)，又能抑制真菌毒素的產(chǎn)生，可廣泛 用于食品防腐保鮮以及抗真菌治療。由于歐美等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)生物防腐劑需求量的持續(xù) 增長(zhǎng)以及國(guó)內(nèi)食品產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定快速發(fā)展，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)于納塔霉素的需求量一直在持續(xù) 增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2015年，國(guó)內(nèi)的潛在需求量將有望超過(guò)660t。
[0003] 納塔霉素依靠其內(nèi)酯環(huán)結(jié)構(gòu)與真菌細(xì)胞膜上的留醇化合物作用，形成抗生素-甾 醇化合物，從而破壞真菌的細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)。大環(huán)內(nèi)脂的親水部分(多醇部分)在膜上形成 水孔，損傷細(xì)胞膜通透性，進(jìn)而引起菌內(nèi)氨基酸，電解質(zhì)等物質(zhì)滲出，菌體死亡。當(dāng)某些微生 物細(xì)胞膜上不存在留醇化合物時(shí)，納塔霉素就對(duì)其無(wú)作用，因此納塔霉素只對(duì)真菌產(chǎn)生抑 制，對(duì)細(xì)菌和病毒不產(chǎn)生抗菌活性。另外，納塔霉素存在水溶性低、在高溫、高酸堿度條件下 化學(xué)穩(wěn)定性差等特點(diǎn)。
[0004] 通過(guò)納塔霉素與0，N-羧甲基殼寡糖接枝共聚，實(shí)現(xiàn)了抑菌劑納塔霉素的高分子 化。具有以下三方面的意義:一是提高了穩(wěn)定性;二是提高了水中的溶解度;三是拓寬了抑 菌范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明設(shè)計(jì)制備了一種納塔霉素作為側(cè)鏈、殼寡糖作為主鏈的接枝聚合物。本發(fā) 明通過(guò)納塔霉素的單糖氨基與殼寡糖酰氯基團(tuán)進(jìn)行酰胺化反應(yīng)，將納塔霉素接枝到〇，N_羧 甲基殼寡糖上，制備出納塔霉素與〇，N_羧甲基殼寡糖的接枝共聚物。這種聚合物的水溶性 好于納塔霉素，并且同時(shí)具有納塔霉素和殼寡糖的抑菌特點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0006] 實(shí)施例1
[0007] 第一步，將24.5g寡殼糖分散于70ml去離子水中，室溫下攪拌溶解;稱取14.5g-氯 乙酸加入30ml去離子水溶解后，室溫?cái)嚢璺峙尤?5.2g碳酸氫鈉中和，然后將中和液一次 性加入上述反應(yīng)液中，攪拌，逐漸升溫至70°C，于該溫度下攪拌反應(yīng)3小時(shí)。冷卻至室溫，5% 鹽酸中和至PH=6-6.5,然后加入100ml無(wú)水乙醇，有深褐色粘稠狀固體析出。過(guò)濾，無(wú)水乙 醇洗滌3次，干燥、稱重約32.2g，保存?zhèn)溆谩?br>[0008] 第二步，將步驟一中生成的〇，N-羧甲基殼寡糖16.1g分散于lOOmlNMP中，攪拌下將 10.〇g二氯亞砜逐滴加入上述反應(yīng)液中，然后加熱至75°C，攪拌反應(yīng)5小時(shí).繼續(xù)升溫至90 °C，分餾蒸去剩余的二氯亞砜，冷卻至室溫，加入50ml異丙醇沉淀產(chǎn)物，抽濾，無(wú)水乙醚洗 滌3次，干燥、稱重約24.6g。
[0009] 第三步，取步驟二中的粉末產(chǎn)物8.8g分散于50ml去離子水中，5%氫氧化鈉水溶液 調(diào)pH值至8.5-9.0之間，攪拌下，一次性加入0.68g(0.00 lmo 1)納塔霉素，氮?dú)獗Ｗo(hù)，50 °C下 攪拌，固體逐漸溶解，反應(yīng)5小時(shí)，冷卻至室溫。5 %鹽酸中和至PH = 6.5-7.0，然后加入50ml 無(wú)水乙醇，有褐色固體粉末析出。過(guò)濾，乙醚洗滌3次，真空干燥，稱重，得產(chǎn)物約2.2g，接枝 率為1.5%。真空避光保存。
[0010] 實(shí)施例2
[0011] 第一步，將24.5g寡殼糖分散于70ml去離子水中，室溫下攪拌溶解;稱取14.5g-氯 乙酸加入30ml去離子水溶解后，室溫?cái)嚢璺峙尤?5.2g碳酸氫鈉中和，然后將中和液一次 性加入上述反應(yīng)液中，攪拌，逐漸升溫至70°C，于該溫度下攪拌反應(yīng)3小時(shí)。冷卻至室溫，5% 鹽酸中和至PH=6-6.5,然后加入100ml無(wú)水乙醇，有深褐色粘稠狀固體析出。過(guò)濾，無(wú)水乙 醇洗滌3次，干燥、稱重約32.2g，保存?zhèn)溆谩?br>[0012]第二步，將步驟一中生成的〇，N-羧甲基殼寡糖16.1g分散于lOOmlNMP中，攪拌下將 10.〇g二氯亞砜逐滴加入上述反應(yīng)液中，然后加熱至75°C，攪拌反應(yīng)5小時(shí).繼續(xù)升溫至90 °C，分餾蒸去剩余的二氯亞砜，冷卻至室溫，加入50ml異丙醇沉淀產(chǎn)物，抽濾，無(wú)水乙醚洗滌 3次，干燥、稱重約24.6g。
[0013]第三步，取步驟二中的粉末產(chǎn)物8.8g分散于50ml去離子水中，5%氫氧化鈉水溶液 調(diào)pH值至8.5-9.0之間，攪拌下，一次性加入2.05g(0.003mol)納塔霉素，氮?dú)獗Ｗo(hù)，50°C下 攪拌，固體逐漸溶解，反應(yīng)5小時(shí)，冷卻至室溫。5 %鹽酸中和至PH = 6.5-7.0，然后加入50ml 無(wú)水乙醇，有褐色固體粉末析出。過(guò)濾，乙醚洗滌3次，真空干燥，稱重，得產(chǎn)物約6.5g，接枝 率為2.8%。真空避光保存。
[0014] 實(shí)施例3
[0015]第一步，將24.5g殼寡糖分散于70ml去離子水中，室溫下攪拌溶解;稱取14.5g-氯 乙酸加入30ml去離子水溶解后，室溫?cái)嚢璺峙尤?5.2g碳酸氫鈉中和，然后將中和液一次 性加入上述反應(yīng)液中，攪拌，逐漸升溫至70°C，于該溫度下攪拌反應(yīng)3小時(shí)。冷卻至室溫，5% 鹽酸中和至PH=6-6.5,然后加入100ml無(wú)水乙醇，有深褐色粘稠狀固體析出。過(guò)濾，無(wú)水乙 醇洗滌3次，干燥、稱重約32.2g，保存?zhèn)溆谩?br>[0016]第二步，將步驟一中生成的0，N-羧甲基殼寡糖16. lg分散于lOOmlNMP中，攪拌下將 10.〇g二氯亞砜逐滴加入上述反應(yīng)液中，然后加熱至75°C，攪拌反應(yīng)5小時(shí).繼續(xù)升溫至90 °C，分餾蒸去剩余的二氯亞砜，冷卻至室溫，加入50ml異丙醇沉淀產(chǎn)物，抽濾，無(wú)水乙醚洗滌 3次，干燥、稱重約24.6g。
[0017]第三步，取步驟二中的粉末產(chǎn)物8.8g分散于50ml去離子水中，5%氫氧化鈉水溶液 調(diào)pH值至8.5-9.0之間，攪拌下，一次性加入3.4g(0.005mol)納塔霉素，氮?dú)獗Ｗo(hù)，50°C下攪 拌，固體逐漸溶解，反應(yīng)5小時(shí)，冷卻至室溫。5 %鹽酸中和至PH=6.5-7.0，然后加入50ml無(wú) 水乙醇，有褐色固體粉末析出。過(guò)濾，乙醚洗滌3次，真空干燥，稱重，得產(chǎn)物約10.7g，接枝率 為4.9 %。真空避光保存。
[0018] 實(shí)施例4
[0019]第一步，將24.5g殼寡糖分散于70ml去離子水中，室溫下攪拌溶解;稱取14.5g-氯 乙酸加入30ml去離子水溶解后，室溫?cái)嚢璺峙尤?5.2g碳酸氫鈉中和，然后將中和液一次 性加入上述反應(yīng)液中，攪拌，逐漸升溫至70°C，于該溫度下攪拌反應(yīng)3小時(shí)。冷卻至室溫，5% 鹽酸中和至PH=6-6.5,然后加入100ml無(wú)水乙醇，有深褐色粘稠狀固體析出。過(guò)濾，無(wú)水乙 醇洗滌3次，干燥、稱重約32.2g，保存?zhèn)溆谩?br>[0020] 第二步，將步驟一中生成的〇，N-羧甲基殼寡糖16.1g分散于lOOmlNMP中，攪拌下將 10.〇g二氯亞砜逐滴加入上述反應(yīng)液中，然后加熱至75°C，攪拌反應(yīng)5小時(shí).繼續(xù)升溫至90 °C，分餾蒸去剩余的二氯亞砜，冷卻至室溫，加入50ml異丙醇沉淀產(chǎn)物，抽濾，無(wú)水乙醚洗滌 3次，干燥、稱重約24.6g。
[0021] 第三步，取步驟二中的粉末產(chǎn)物8.8g分散于50ml去離子水中，5%氫氧化鈉水溶液 調(diào)pH值至8.5-9.0之間，攪拌下，一次性加入4.75g(0.007mol)納塔霉素，氮?dú)獗Ｗo(hù)，50°C下 攪拌，固體逐漸溶解，反應(yīng)5小時(shí)，冷卻至室溫。5 %鹽酸中和至PH = 6.5-7.0，然后加入50ml 無(wú)水乙醇，有褐色固體粉末析出。過(guò)濾，乙醚洗滌3次，真空干燥，稱重，得產(chǎn)物約14.9g，接枝 率為6.7 %。真空避光保存。
[0022] 實(shí)施例5
[0023]準(zhǔn)確稱取l.Og實(shí)施例1、2、3和4的第一步中制備的0，N-羧甲基殼寡糖固體粉末溶 解于50ml去離子水中。然后于室溫下用O.lmol/L的NaOH水溶液滴定pH值至7.0,計(jì)算中和 1.0g0，N-羧甲基殼寡糖所需的NaOH摩爾數(shù)，從而計(jì)算出1.0g0，N-羧甲基殼寡糖中羧基的總 摩爾數(shù)，計(jì)為A;同時(shí)分別準(zhǔn)確稱取1.0g實(shí)施例1、2、3和4的第三步中制備的納塔霉素與0，N-羧甲基殼寡糖的接枝共聚物固體粉末溶解于50ml去離子水中。然后于室溫下分別用 0. lmol/L的NaOH水溶液滴定pH值至7.0，分別計(jì)算中和1.0g實(shí)施例1、2、3和4中納塔霉素與 0，N-羧甲基殼寡糖的接枝共聚物所需的NaOH摩爾數(shù)，從而計(jì)算出1.0g納塔霉素與0，N-羧甲 基殼寡糖接枝共聚物中沒(méi)有參與反應(yīng)的羧基和酰氯的總摩爾數(shù)，計(jì)為B。其中0，N-羧甲基殼 寡糖的平均分子量為2770(平均聚合度為6)，納塔霉素的分子量為665.7,設(shè)每摩爾0，N-羧 甲基殼寡糖分子中有X摩爾的納塔霉素通過(guò)羧基或酰氯接枝，則納塔霉素與〇，N-羧甲基殼 寡糖的接枝共聚物的平均分子量為：
[0024] 2270+(665.7-17)X
[0025] 那么 X:
[0026] 2270A-( 2270+648.7X)B=X
[0027] X = 2270X (A_B)/( 1+648 ·7Β)
[0028] 可以計(jì)算納塔霉素的接枝率：
[0029] X/20 [0030] 結(jié)果見表1
[0031]表1.實(shí)施例1~4的納塔霉素接枝率
[0032]
[0033] 實(shí)施例5
[0034] 取實(shí)施例1，2,3和4中制備的不同納塔霉素接枝率的0，N-羧甲基殼寡糖溶解于去 離子水中，于25°C測(cè)定其不同濃度水溶液的粘度。結(jié)果見表2。
[0035]表2 ·不同接枝率產(chǎn)物的溶液粘度(mPa · S，25°C)
[0036]
[0037] 實(shí)施例6
[0038] 分別用接枝率為2.8%、4.9%和6.7 %的產(chǎn)物對(duì)幾種典型霉菌、酵母、細(xì)菌等做抑 菌實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)方法如下：將培養(yǎng)基分成A、B兩組，A碟中不添加抑菌劑做對(duì)照，B中加入50mg/ kg的抑菌劑，然后在A、B碟中分別接入菌株，放入培養(yǎng)箱培養(yǎng)，3d后觀察結(jié)果，見表3。上述結(jié) 果表明，產(chǎn)物除了對(duì)霉菌、酵母有抑殺作用外，對(duì)細(xì)菌亦有抑菌活性。
[0039]表3.不同接枝率產(chǎn)物的抑菌譜(25°C)
[0040]
[0041 ] 實(shí)施例7
[0042] 分別用接枝率為4.9%和6.7%的產(chǎn)物對(duì)幾種典型霉菌、酵母、細(xì)菌等做抑菌實(shí)驗(yàn)， 測(cè)定其有效抑菌濃度。試驗(yàn)方法如下:將培養(yǎng)基分成多份，分別加入不同量的的抑菌劑，然 后分別接入菌株，放入培養(yǎng)箱培養(yǎng)，3d后觀察結(jié)果，結(jié)果見表4、5。
[0043] 表4.接枝率為4.9%產(chǎn)物的有效抑菌濃度(25°C)
[0044]
[0045] 表5.接枝率為6.7 %產(chǎn)物的有效抑菌濃度(25°C)
[0046]
[0047] 實(shí)施例8
[0048] 將濃度為0.1 %的、接枝率為4.9%的產(chǎn)物水溶液置于密封罐中，分別于90°C、120 °C、150°C溫度下老化48h后。按實(shí)施例7同樣方法測(cè)定其抑菌活性。結(jié)果見表6、7、8。濃度為 〇. 1 %的、接枝率為4.9 %的產(chǎn)物于90°C溫度下老化48h后，其抑菌能力沒(méi)有降低；120°C溫度 下老化48h后，其抑菌能力仍然沒(méi)有降低；150°C溫度下老化48h后其抑菌能力有所降低，但 使用濃度大于30mg/kg的情況下，對(duì)六種菌株仍然具有抑菌能力。
[0049]表6.接枝率為4.9%產(chǎn)物90°C老化48h的有效抑菌濃度(25°C)
[0050]
[0051 ] 表7.接枝率為4.9%產(chǎn)物120°C老化48h的有效抑菌濃度(25°C)
[0052]
[0053] 表8.接枝率為4.9%產(chǎn)物150°C老化48h的有效抑菌濃度(25°C)
[0054]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種納塔霉素與〇，N-羧甲基殼寡糖的接枝共聚物，其特征在于結(jié)構(gòu)可用如下通式表 示：式中m+n = 2~20。2. 權(quán)利要求1所述的一種納塔霉素與O，N-羧甲基殼寡糖接枝共聚物的制備方法，其特 征在于按如下步驟實(shí)施： 第一步，將24.5g寡殼糖分散于70ml去離子水中，室溫下攪拌溶解;稱取14.5g-氯乙酸 加入30ml去離子水溶解后，室溫?cái)嚢璺峙尤?5.2g碳酸氫鈉中和，然后將中和液一次性加 入上述反應(yīng)液中，攪拌，逐漸升溫至70°C，于該溫度下攪拌反應(yīng)3小時(shí)。冷卻至室溫，用5%鹽 酸中和至PH = 6-6.5，然后加入100mL無(wú)水乙醇，有深褐色粘稠狀固體析出。過(guò)濾，無(wú)水乙醇 洗滌3次，干燥、稱重約32.2g，保存?zhèn)溆谩? 第二步，將步驟一中生成的〇，N-羧甲基殼寡糖16. Ig分散于100mL匪P中，攪拌下將 10.Og二氯亞砜逐滴加入上述反應(yīng)液中，然后加熱至75°C，攪拌反應(yīng)5小時(shí).繼續(xù)升溫至90 °C，分餾蒸去剩余的二氯亞砜，冷卻至室溫，加入50ml異丙醇沉淀產(chǎn)物，抽濾，無(wú)水乙醚洗滌 3次，干燥、稱重約24.6g。 第三步，取步驟二中的粉末產(chǎn)物8.8g分散于50ml去離子水中，5%氫氧化鈉水溶液調(diào)pH 值至8.5-9.0之間，攪拌下，一次性加入0.68~4.75g(0.001~0.007mol)納塔霉素，氮?dú)獗?護(hù)，50 °C下攪拌，固體逐漸溶解，反應(yīng)5小時(shí)，冷卻至室溫。5 %鹽酸中和至PH=6.5-7.0，然后 加入50ml無(wú)水乙醇，有褐色固體粉末析出。過(guò)濾，乙醚洗滌3次，真空干燥，稱重，得產(chǎn)物約 2.2~14.9g，真空避光保存。
【文檔編號(hào)】A61P31/10GK106008746SQ201610307777
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月4日
【發(fā)明人】麻金海, 孔淑玲
【申請(qǐng)人】青島大學(xué)