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壳聚糖(Chitosan, CS)是甲壳素(Chitin, CH)脱乙酰的产物。研究表明,CS具有广谱的抗菌性能,可研制开发成一种安全的食品生物防腐剂,但是较高分子量(Molecular weight, Mw)的CS一般只能溶解于有机酸和部分稀的无机酸中,严重制约了其应用范围。为改善CS的溶解性,众多科技工作者致力于水溶性CS衍生物的研制开发,但就目前水溶性CS衍生物的研究与应用现状看,真正能用于产业化的制备工艺却不多,且存在或产物稳定性差、或收率不高、或反应时间过长、或工艺复杂等缺陷,因此,探究可行的CS水溶性衍生物的制备工艺,并采用合适的手段评价其抑菌性能是当前水溶性CS衍生物研究的热点。以Mw1800kDa、脱乙酰度(Degree of deacetylation,DD)86%的CS为原料,采用醇酸降解法得到三种不同Mw(1180KDa、260KDa、94KDa)的CS。在降解过程中,随时间延长CS的Mw降低,而DD无明显变化(DD86±0.5%)。DD值及FTIR分析表明,CS在降解过程中,只有糖苷键发生了断裂,而酰胺键并未受影响,原料具有稳定的可靠性。采用先溶胀后经界面修饰的改进CS乙酸盐(Chiotsan acetate, CA)制备工艺制得到三种不同Mw的CA(CA_a、CA_b、CA_c)。新制的CA为淡黄色粉末,易溶解于水和酸性溶液,碱性溶液中难溶。其1%(w/v)水溶液的OD420约为0.022,pH为4.91～5.01。不同Mw的CA的投入/产出比分别达到5:9 (CA_a)、5:8 (CA_b)、5:8 (CA_c)。采用自创的产品结合度测定方法,测得CA的结合度分别为: 39.6±1.2% (CA_a)、38.5±1.5% (CA_b)、39.6±1.1% (CA_c)。FTIR检测表明,CA是CS与HAc结合的离子化合物,具有–NH3+.RCOO-结构。用铝箔袋热合封装放置于室温下保存180d后,CA的各项指标均接近于新制备的CA。以三种不同Mw(CSa:1180KDa、CSb:260KDa、CSc:94KDa)的CS为原料,采用优化的CS季铵盐(Hydroxypropyl Trimethyl ammonium chloride chitosan, HACC)制备工艺,制得三种HACC(HACCa、HACCb、HACCc)。FTIR图谱上在1490cm-1处出现了新吸收峰,表明在N上引入了EPTAC基团。HACC是CS与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(Epoxy propyl trimethyl ammonium chloride, EPTAC)共价结合的化合物,具有–NH2?RN+(CH3)3Cl-结构。新制HACC为淡黄色粉末,在酸性、中性和碱性溶液中均可溶,其1%(w/v)的水溶液的pH为6.60～6.71,OD420约为0.09。采用改进工艺后制备的HACC投入/产出比分别是30:59(HACCa)、15:29 (HACCb )、15:29 (HACCc);取代度分别为: 91.3±0.2% (HACCa)、91.7±0.3% (HACCb)、91.6±0.2% (HACCc)。用铝箔袋热合封装,室温保存180d。HACC各项指标均接近新制的HACC。采用比浊法和平板涂布法分别测定CA和HACC对E.coli和S.aureus生长的抑制作用。在比浊法抑菌作用测定中:相同Mw的CA和HACC,伴随浓度升高,抑菌作用均显示出增强趋势:当CA和HACC浓度低于0.05%(w/v)时,抑菌效果不明显;当浓度达到0.1%(w/v)时,CA和HACC均显示出较强的抑菌作用。经过抑菌作用评估,在相同的浓度下,两种CS衍生物对S.aureu的抑制性均强于对E.coli的抑制性;HACC则显示出比CA更明显的抑菌作用。另外,根据本实验,不同Mw的CA和HACC对E.coli的抑菌作用与MW成正相关,而对S.aureu的抑菌作用则则与MW成负相关。在平板涂布法抑菌作用测定中:不同浓度、不同Mw的CS制备的CA和HACC对E.coli和S.aureu的抑制作用与比浊法测定分析所得的抑菌作用有相似的特点:当衍生物的浓度达0.1%(w/v)时,两者在固体培养基上对E.coli.和S.aureus.均能产生有效抑制,镜检时视野中无可见菌落。对比抑菌实验中,将CA、HACC与常见的化学防腐剂山梨酸钾(Potassium Sorbate, PS)进行抑制霉菌生长的对比:CA和HACC在各个浓度条件下均可达到相同浓度的PS类似的抑菌效果。其中,HACC对霉菌的抑制效果强于CA。CA和HACC的水果对比保鲜实验表明:处理相同时间时,浸泡处理的防腐效果优于喷洒,相同分子量和浓度的两种CS衍生物,HACC防腐效果优于CA。CA和HACC作为防腐剂可行性的。有望开发成一种价廉质优的食品生物防腐剂。