專利名稱：：殼聚糖抗菌劑的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種殼聚糖抗菌劑，其包括殼聚糖、聯(lián)合增效劑、增溶劑和穩(wěn)定劑。所述殼聚糖的重均分子量為1500-3000，脫乙酰度為90-95%。所述聯(lián)合增效劑為聚季銨鹽和螯合劑。所述螯合劑為EDTA。所述增溶劑及穩(wěn)定劑為多元醇。所述殼聚糖抗菌劑的常規(guī)使用劑量為0.2wt%。并且本發(fā)明還公開了上述殼聚糖抗菌劑的制備方法。該殼聚糖抗菌劑具有抗菌力強、抗菌譜廣、安全溫和、性能穩(wěn)定、成本低廉、綠色環(huán)保的特點。
背景技術：
：隨著人類生活水平的提高、健康意識的增強，抗菌產品已日益受到人們的親睞。適合人體使用的殺菌劑主要有三類無機殺菌劑、有機殺菌劑、天然殺菌劑。無機殺菌劑主要是銀系殺菌劑，但因銀離子的變色問題始終未得到有效控制，導致該類殺菌劑的實際應用受到了很大的限制。有機殺菌劑多為化學合成品，如洗必泰、季銨鹽、三氯生等，是目前應用最多的殺菌劑，該類殺菌劑存在安全性差、環(huán)境污染、消耗能源等缺陷。天然殺菌劑的主要品種有殼聚糖、茶樹油、山梨酸、黃姜根醇、日柏醇、孟宗竹提取物、黃連提取物等，該類殺菌劑因有效應用劑量太大(MIC高)、成本昂貴、水溶性差、制備工藝復雜、顏色不穩(wěn)定等問題，迄今難以實現(xiàn)工業(yè)化批量應用，大多停留在實驗室研究階段，但因其取白天然，人體應用尤其安全，符合人類"回歸自然"之大趨勢，故作為殺菌劑，始終是學術界潛心研究、孜孜以求的重要門類。殼聚糖由于具有良好的生物相容性、生物降解性、無毒副作用以及抗菌、抗病毒特性，近年來在醫(yī)藥保健、食品保鮮、農業(yè)、化妝品中等領域具有廣泛的應用前景。殼聚糖化學名稱為(l-4)-2-氨基-2-脫氫-l3-D-葡聚糖，是由甲殼素經脫乙?；磻鴣?。甲殼素廣泛存在于蝦、蟹等節(jié)肢動物的外殼、真菌及一些藻類植物的細胞壁中。自然界每年甲殼素的合成量達幾十億噸，是產量僅次于纖維素的自然界第二大天然高分子。蝦殼、蟹殼等經酸洗除去無機鈣質，經堿煮除去蛋白質，便為甲殼素。甲殼素在濃堿中進行脫乙?；磻玫綒ぞ厶?。所以，殼聚糖是一種取之不盡、用之不竭的天然可再生資源。目前我國甲殼素和殼聚糖年產量約2500噸，主要產地為沿海的浙江、江蘇、福建、廣東等省，大多生產粗品甲殼素，只有少量企業(yè)生產殼聚糖。1979年，Allan首次發(fā)現(xiàn)殼聚糖具有廣泛抗菌性。之后學術界對殼聚糖的抗菌作用進行了廣泛的研究。溫玉麟等發(fā)表的文章"甲殼素及其衍生物在藥物制劑中的應用"(中國海洋生物，1989;(l):33)中記載了殼聚糖(Chitosan、Deacetylatedchitin、⑧:FlonacN、甲殼胺、脫乙酰甲殼素、可溶性甲殼質、脫乙酰殼多糖、脫乙酰幾丁質、聚氨基葡糖、可溶性甲殼素)及其衍生物可用于生物制劑的用途。CN1712417A中公開了一種硫脲殼聚糖_Ag+絡合物及其制備方法和用途，其中由殼聚糖與硫氰酸銨反應制得硫脲殼聚糖，再將硫脲殼聚糖溶解后與硝酸銀混合制得。該絡4合物用于抗菌劑中具有抗菌譜廣、抗菌效果顯著的特點。CN1685831A中公開了一種殼聚糖/金屬銅復合抗菌劑的制備方法，其中將原料殼聚糖提純后與過渡金屬離子銅配位，并用丙酮乙醇混合溶劑沉淀，洗滌干燥獲得殼聚糖/金屬銅復合抗菌劑。該方法制備的有機/無機復合抗菌劑具有優(yōu)良的廣譜抗菌性，對多種致病菌的抑菌活性都有大幅度提高。該抗菌劑可用于食品、紡織工業(yè)和日用品的抗菌。迄今為止，殼聚糖作為抗菌劑已在國內外得到了廣泛的應用，但目前主要的應用領域集中于生物制劑或將殼聚糖與重金屬復合形成的復合抗菌劑。但是上述抗菌劑制備成本高，對人類的安全性差，對于環(huán)境污染大，其生物毒性不能滿足當前發(fā)展綠色無毒抗菌劑的要求。
發(fā)明內容針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種殼聚糖抗菌劑。該殼聚糖抗菌劑包括殼聚糖、聯(lián)合增效劑、增溶劑和穩(wěn)定劑。聯(lián)合增效劑為聚季銨鹽和螯合劑。所述螯合劑為EDTA。增溶劑和穩(wěn)定劑為多元醇。該殼聚糖抗菌劑使單純殼聚糖的殺菌效力提高了近30倍，而且解決了殼聚糖作為殺菌劑工業(yè)化批量應用的技術難點，實現(xiàn)了對天然海洋資源產物的深加工利用。該殼聚糖抗菌劑具有抗菌力強、抗菌譜廣、安全溫和、性能穩(wěn)定、成本低廉、綠色環(huán)保的特點。本品(0.2wt%)對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌的2分鐘殺滅率達99%以上。本品之殺菌作用室溫下至少可保持兩年。在常規(guī)使用劑量下，本品對皮膚、眼睛、黏膜無剌激，不會引起皮膚過敏。殼聚糖的主要殺菌機理是1)殼聚糖分子進入細菌細胞內，破壞DNA到RNA的轉錄，致細菌繁殖終止；2)帶正電荷的殼聚糖分子通過庫侖作用吸附帶負電荷的細菌細胞壁，使其呼吸抑制而死亡。前者是主要的殺菌途徑。實驗表明，殼聚糖的抑菌作用與其分子量之間存在一定的關系。殼聚糖分子量小于2500，相對易于進入細胞內而不利于吸附細菌；分子量大于3500，相對易于吸附細菌而不利于進入細胞內。另，殼聚糖分子中的-M^是其重要殺菌因子，其相對密度大小與殺菌效力直接相關，而-MV之相對密度與殼聚糖的脫乙酰度成正比關系，與重均分子量成反比關系。經過大量實驗研究，發(fā)現(xiàn)相對最具殺菌效力的殼聚糖的技術參數是重均分子量1500-3000，脫乙酰度90-95%。根據殼聚糖的抑菌機理，殼聚糖抑菌活性的強弱與殼聚糖上的氨基有關，其正電性越強，其抑菌活性越強。而經過實驗發(fā)現(xiàn)，對殼聚糖進行季銨化后，其抑菌活性比殼聚糖有明顯的增強。針對單純殼聚糖在抗菌方面的弱點(分子量較大，不易進入細胞內)，根據抗菌增效原理，經大量對照實驗，最終確定采用聚季銨鹽、乙二胺四乙酸(EDTA)，殼聚糖復配增效劑后，可使綜合殺菌效力提高近30倍。針對殼聚糖水溶性差、易水解的特性，經大量篩選實驗，最終確定多元醇為溶劑及穩(wěn)定劑。在實驗測定MGC(最低抑菌濃度)、MIC(最低殺菌濃度)的基礎上，根據實際應用工藝情況及相關國家標準要求，最終確定殼聚糖抗菌劑的常規(guī)使用劑量為0.2wt%。不同濃度對殼聚糖抗菌劑抗菌性能的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>對于上述實驗，殼聚糖的取代度為1.02;溫度為25攝氏度；ra為6.3。實驗表明，本發(fā)明制備的殼聚糖抗菌劑在0.20wt^時，對大腸桿菌和葡萄球菌有很好的抗菌效果。實驗表明，該殼聚糖抗菌劑在ra值為6.5-7.5時其抑菌效果最佳。其中ra值測定按照《中華人民共和國藥典》2000年版第二部附錄第46頁PH值測定法測定。其中殺菌效果測試按消毒技術規(guī)范2002年版2.1.1.5條中和劑鑒定測試方法、2.1.1.7條細菌定量基2.1.1.9條真菌殺滅測試方法。該殼聚糖抗菌劑的相對密度在25攝氏度下為1.15-1.20(按照《中華人民共和國藥典》2000年版第二部附錄第40頁相對密度測定法中比重瓶法測定)。該殼聚糖抗菌劑的固體物含量為48-52wt%。固體物含量的測定方法為在烘干恒重的燒杯中稱取2g試樣(精確至0.0002g)于105±1攝氏度恒溫烘箱內烘干三小時。取出放入干燥器內，冷卻至室溫，稱其質量(精確至0.0002g)。固體物濃度計算總固體(％)=(m3-ml)X100/(m2-ml)其中ml為空燒杯的質量g;m2為烘干前試樣和燒杯的質量g;m3為烘干后殘余物和燒杯的質量g。結果保留一位小數。該殼聚糖抗菌劑的制備方法為制備殼聚糖的主要原料<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注黏度指甲殼素或殼聚糖溶于1%乙酸溶液時的黏度(旋轉黏度儀測試，25t:，下文同)。配制殺菌劑的主要原料<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>其中螯合劑優(yōu)選為EDTA。對于多元醇沒有限制。圖l為工藝路線及流程圖。1)殼聚糖制備原料檢驗一甲殼素粉碎(25-30目)反應釜中加入去離子水及NaOH，啟動攪拌，配成40_45%堿液，恒溫至98_102°C—加入甲殼素，浸泡l_2h—充氮反應若干時間一加入過氧化劑，反應若干時間一洗滌一脫水—在98-102t:下真空干燥一檢驗。2)殺菌劑配制原料檢驗一按上述重量比配料稱量聚季銨鹽、多元醇加至液體攪拌鍋內，啟動攪拌，恒溫至48-52t:—加入殼聚糖、螯合劑，攪拌20-30分鐘一降至常溫一放料、包裝一成品檢驗。其中過氧化劑優(yōu)選為過碳酸鈉，但并不限定于此。此外，除非另作說明，否則表示濃度的％均指代重量百分比。殺菌劑配伍機理序號<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>99.7實驗顯示在原料規(guī)格及堿液濃度、反應溫度相對固定的的條件下，反應2-3小時較為合理。2)分子量控制實驗<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實驗顯示在降解劑用量及反應溫度相對固定的的條件下，反應0.7-1.4小時較為合理。微生物實驗研究實驗依據《消毒技術規(guī)范》(衛(wèi)生部2002年版)、GB15979-2002《一次性使用衛(wèi)生用品衛(wèi)生標準》(1)殺/抑菌實驗A、單味原料殺菌實驗(實驗菌株大腸桿菌8099)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實驗顯示4種單味原料的0.5%水溶液對大腸桿菌均無明顯殺滅作用。[OO62]B、配方拆分殺菌實驗(實驗菌株大腸桿菌8099)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實驗顯示平均分子量1500-3000、脫乙酰度95_100%的殼聚糖殺菌效力最強。b)殼聚糖殺菌劑MIC測定<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實驗顯示殼聚糖經復配增效劑后，其殺菌效力提高了近30倍；殼聚糖殺菌劑對3個代表菌種的殺滅效果排序金黃色葡萄球菌>大腸桿菌>白色念珠菌。D、最小抑菌濃度(MGC)實驗<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實驗顯示殼聚糖殺菌劑對3個代表菌種的抑制效果排序同MIC。(2)毒理實驗A、皮膚剌激試驗0.2wt^殼聚糖殺菌劑對豚鼠的皮膚剌激指數為0，屬無剌激性。B、皮膚變態(tài)反應試驗0.2wt^殼聚糖殺菌劑對豚鼠皮膚的致敏率為O，屬I級致敏。C、陰道黏膜剌激試驗0.2wt^殼聚糖殺菌劑對雌性家兔陰道黏膜的剌激指數為0.2，屬無剌激性。D、眼剌激試驗0.2wt^殼聚糖殺菌劑對家兔的急性眼剌激積分指數為3，屬無剌激性。(3)穩(wěn)定實驗A、殺菌穩(wěn)定性實驗(37。C加速試驗)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>實驗結論產品的殺菌作用在室溫下至少可保持二年。B、黏度穩(wěn)定性實驗<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>實驗顯示殼聚糖殺菌劑常溫條件下無明顯分解。應用研究(1)衛(wèi)生濕巾A、巾材水剌布(粘膠/滌綸=70/30，50g/m2)。B、含液量300X。C、殼聚糖殺菌劑用量0.2wt%。D、衛(wèi)生指標<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>E、實驗結論產品達到GB15979"衛(wèi)生濕巾"的衛(wèi)生標準。(2)抗菌ES纖維A、纖維規(guī)格線密度2.02.6dtex，長度51士3mm，巻曲數16±5個/25mm，含油率O.350.65wt%。B、殼聚糖殺菌劑用法、用量配制紡絲油劑時直接加入。殺菌劑實際耗用0.15-0.25wt%。C、纖維抑菌性能(溶出法)實驗菌株20分鐘抑菌率(％)大腸桿菌8099>90白色念珠菌ATCC10231>90D、實驗結論參照GB15979要求，產品對實驗菌種具有較強的抑制作用。(3)抗菌非織造布A、布料規(guī)格熱軋型，18-20g/m2。B、殼聚糖殺菌劑用法、用量在線涂布，涂液率20-30wt^。殺菌劑實際耗用0.15-0.25wt%。c、非織造布抑菌性能(溶出法)實驗菌株20分鐘抑菌率(％)大腸桿菌8099>90白色念珠菌ATCC10231>90D、實驗結論參照GB15979要求，產品對實驗菌種具有較強的抑制作用。該殼聚糖抗菌劑在殺菌效果及對皮膚的剌激性、致敏性方面反應在實驗中指標0.2wt^水溶液對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌的2分鐘殺滅率>99%;0.2wt%水溶液對豚鼠皮膚進行一次性剌激試驗，皮膚剌激指數應為0.0-0.4，屬無剌激性；以0.2wt^水溶液對豚鼠皮膚進行變態(tài)反應試驗，致敏率應為0-8%(I級)，致敏強度極輕。本產品的其它指標砷含量《0.001%;鉛含量《0.004%。本產品主要可用于各類非織造布及濕巾、衛(wèi)生巾、紙尿褲、口罩等一次性使用衛(wèi)生用品、醫(yī)療用品。另外，還可用于各類日用化學品。該殼聚糖抗菌劑的特點為殺菌力強，主要體現(xiàn)在0.2wt^使用劑量對常規(guī)代表菌種的2分鐘殺滅率均大于99%;殺菌譜廣，對化膿菌、腸道感染菌、酵母菌等代表菌種均有顯效。另外，本項目產品安全溫和，對皮膚、目艮睛、黏膜無剌激，不會引起過敏反應；性能穩(wěn)定，其殺菌及貯存有效期時間在兩年以上。再次，項目產品成本低廉，應用成本僅為進口同類殺菌劑的70%左右；制造、應用工藝簡便；以天然生物原料為主，對環(huán)境無污染。雖然已經描述了本發(fā)明的具體內容，但是，本發(fā)明的范圍并不限于上述，而是在不脫離本發(fā)明精神實質下的各種變型、變化和替換仍落入本發(fā)明的保護范圍內。權利要求一種殼聚糖抗菌劑，其特征在于該殼聚糖抗菌劑包括殼聚糖、聯(lián)合增效劑、增溶劑和穩(wěn)定劑。2.根據權利要求1所述的殼聚糖抗菌劑，其特征在于該殼聚糖抗菌劑包括40wt%-60wt%的殼聚糖、10wt^-20wt%的聯(lián)合增效劑、10wt^_20wt%的增溶劑和20wt%-30wt^的穩(wěn)定劑。3.根據權利要求2所述的殼聚糖抗菌劑，其特征在于所述殼聚糖的重均分子量為1500-3000，脫乙酰度為90-95%。4.根據權利要求2所述的殼聚糖抗菌劑，其特征在于所述聯(lián)合增效劑為聚季銨鹽和螯合劑。5.根據權利要求4所述的殼聚糖抗菌劑，其特征在于所述螯合劑為乙二胺四乙酸。6.根據權利要求1任一項所述的殼聚糖抗菌劑，其特征在于所述增溶劑及穩(wěn)定劑為多元醇。7根據權利要求l-6任一項所述的殼聚糖抗菌劑，其特征在于所述殼聚糖抗菌劑的常規(guī)使用劑量為0.2wt%。8.根據權利要求7所述的殼聚糖抗菌劑，其特征在于所述殼聚糖抗菌劑的ra值為6.5-7.5時其抑菌效果最佳。9.根據權利要求l-6任一項所述的殼聚糖抗菌劑，其特征在于所述殼聚糖抗菌劑的相對密度在25攝氏度下為1.15-1.20。10.根據權利要求l-6任一項所述的殼聚糖抗菌劑，其特征在于所述殼聚糖抗菌劑的固體物含量為48wt%-52wt%。11.根據權利要求7所述的殼聚糖抗菌劑，其特征在于所述殼聚糖抗菌劑的相對密度在25攝氏度下為1.15-1.20。12.根據權利要求7所述的殼聚糖抗菌劑，其特征在于所述殼聚糖抗菌劑的固體物含量為48wt%-52wt%。13.如權利要求l-12任一項所述的殼聚糖抗菌劑的制備方法，依次包括下述步驟1)殼聚糖的制備按組合物重量為100wt^計，將黏度為14-16Pa.s以及脫乙酰度為45-50%的1.5wt%-2.5wt%甲殼素原料粉碎成25-30目，力B入40wt%-45wt%的NaOH，恒溫至98-102t:，浸泡l-2h，然后充氮反應2至3h，之后浸泡，加入0.5wt%-1.5wt^的過氧化劑，然后加入余量的去離子水使得組合物的重量為100wt^，反應0.7-1.4h，進行脫乙?；又M行洗滌、脫水、在98-102t:下真空干燥，得到重均分子量為1500-3000以及脫乙酰度為90-95%的殼聚糖；2)殼聚糖抗菌劑的制備將聚季銨鹽、增溶劑、穩(wěn)定劑加至液體攪拌鍋內，啟動攪拌，恒溫至48-52t:，之后加入上述殼聚糖和螯合劑，攪拌20-30分鐘，降至常溫得到殼聚糖抗菌劑，其中按100wt^重量計，該殼聚糖抗菌劑包括殼聚糖40wt^-60wt%;構成聯(lián)合增效劑的聚季銨鹽和螯合劑10-20wt%;增溶劑10-20wt^和穩(wěn)定劑20-30wt%。14.根據權利要求13所述的制備方法，其特征在于所述螯合劑為乙二胺四乙酸。15.根據權利要求13或14所述的制備方法，其特征在于所述增溶劑和穩(wěn)定劑為多元醇。16.根據權利要求13或14所述的制備方法，其特征在于所述過氧化劑為過碳酸鈉。全文摘要本發(fā)明公開了一種殼聚糖抗菌劑，其包括殼聚糖、聯(lián)合增效劑、增溶劑和穩(wěn)定劑。所述殼聚糖的重均分子量為1500-3000，脫乙酰度為90-95％。所述聯(lián)合增效劑為聚季銨鹽和螯合劑。所述螯合劑為EDTA。所述增溶劑及穩(wěn)定劑為多元醇。所述殼聚糖抗菌劑的常規(guī)使用劑量為0.2wt％。并且本發(fā)明還公開了上述殼聚糖抗菌劑的制備方法。文檔編號A01P1/00GK101766188SQ200810188030公開日2010年7月7日申請日期2008年12月29日優(yōu)先權日2008年12月29日發(fā)明者張子劍申請人:張子劍