[发明专利]一种低成本简便的季铵化壳聚糖的分离提纯方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低成本简便的季铵化壳聚糖(HTCC)的分离提纯方法。

背景技术

目前已经有很多壳聚糖季铵盐的制备和分离方法，但是这些方法有着很多的缺陷，主要有以下几点：一、生产或后处理过程中，使用有机溶剂，工业化生产时不但成本高，而且极易发生生产事故，同时也对环境的破坏较大。二、壳聚糖要经过预先处理，先溶解在弱酸中后，在用碱沉淀析出，同时反应介质的pH也较高；三、产率很低，成本高。本发明针对壳聚糖季铵盐的制备工艺进行改进，同时采用超滤膜技术进行分离提纯后处理，避免了上述问题，达到绿色环保和低成本的经济目的。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种低成本简便的季铵化壳聚糖(英文缩写为HTCC)的分离提纯方法。本发明分离提纯方法中不使用任何有机溶剂，可获得高纯度的产品，且产率高成本低，减少能源的消耗，并更方便实际应用。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种低成本简便的季铵化壳聚糖的分离提纯方法，包括如下步骤：采用脱乙酰度＞60％，分子量＞5KDa的原料壳聚糖(英文缩写为CTS)分散在水中，用稀醋酸调节pH 3-6至壳聚糖完全溶解后，体系升温后将2，3-环氧丙基三甲基氯化铵溶解在水中，利用蠕动泵缓慢加到体系中，加料完毕后，恒温反应；出料后，用10倍量的水稀释反应液，依次用pp棉过滤系统和超滤膜系统处理，即可得到高纯度的季铵化壳聚糖(HTCC)的水溶液(浓缩液)产品。

所述的壳聚糖与水的重量比为1∶50。

所述的稀醋酸采用浓度为10％的稀醋酸调节pH值。

所述的体系升温范围为：30-90℃。

所述的2，3-环氧丙基三甲基氯化铵与壳聚糖的加入量的摩尔比为：2∶1-8∶1。

所述的2，3-环氧丙基三甲基氯化铵采用蠕动泵在30min-180min时间内，缓慢加到体系中。

所述的恒温反应时间为12-24h。

所述的分离提纯方法为出料后用10倍量的水稀释反应液，依次用pp棉过滤系统和超滤膜系统处理(为市售的处理系统)；所述的超滤膜系统处理采用截留分子量3000的滤膜。

以下是壳聚糖和2，3-环氧丙基三甲基氯化铵反应得到季铵化壳聚糖的反应方程式：

本发明的有益效果是：壳聚糖是一种天然存在的碱性阳离子多糖，具有良好的生物活性、生物相容性、生物可降解性以及抗菌、防腐、止血和促进伤口愈合等特殊功能，但是壳聚糖溶解性差限制了其应用范围。本发明针对此缺点，对壳聚糖进行季铵化改性，得到的壳聚糖季铵盐不但具有典型的季铵盐的性质，如抗菌抑菌性和吸湿保湿性，而且保持了壳聚糖原有良好的成膜性、絮凝性、生物相容性和生物降解等性能，使其在功能高分子材料、工业水处理、纺织品加工等领域有潜在的应用价值。另外，由于壳聚糖季铵盐中的季铵基团是连接在线性高分子骨架上的，这又使它可作为载体用于药物、助剂、生物材料的负载等，拓宽了它的应用范围。因此本发明的分离提纯方法具有如下优点：

1)生产和分离提纯过程中，不使用任何有机溶剂。

2)原料壳聚糖直接分散在水体系中。

3)壳聚糖用稀醋酸溶解后，不再使用氢氧化钠调整pH值。

4)2，3-环氧丙基三甲基氯化铵溶解在水中后，用蠕动泵缓慢加料，可减少分解，有利于产率的提高。

5)后处理阶段，先采用PP棉过滤系统出去少量的固体颗粒和不溶物，滤液稀释后采用超滤膜系统处理(截留分子量3000)，即可获得高纯度的产品。

6)超滤膜系统具有浓缩功能，产物可以高纯度的水溶液形式提供，有利于降低成本，减少能源的消耗，并更方便实际应用。如需纯粹的固体产品，可采用冷冻干燥或喷雾干燥的方法获得。

附图说明

图1为本发明壳聚糖CTS及季铵化壳聚糖HTCC红外光谱图；

图2为本发明CTS在1％氘代盐酸溶液中的氢谱图；

图3为本发明HTCC在1％氘代水中的氢谱图。

具体实施方式