壳聚糖硬脂酸盐的制备及降脂活性研究

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壳聚糖是一种具有降脂作用的聚阳离子粘多糖,以高分子量、高脱乙酰度的普通食用级壳聚糖在减肥降脂方面的研究和运用最为广泛。本论文以高分子量、高脱乙酰度壳聚糖作为原料,通过壳聚糖上的游离氨基与长链硬脂酸的羧基反应,引入疏水性基团,制备壳聚糖硬脂酸盐,以期通过提高壳聚糖疏水性,改善其减肥降脂效果。利用壳聚糖盐酸盐中的阳离子化氨基和硬脂酸钠溶液中的阴离子化羧基之间的反应,湿法制备壳聚糖硬脂酸盐,无水乙醚不断加热回流除去多余的硬脂酸。通过傅立叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜分析(SEM)对其结构和理化特性进行了表征,并利用凯氏定氮方法测定出壳聚糖硬脂酸盐的氨基结合率。结果表明,当羧基和氨基摩尔比为0.6时,壳聚糖吸附硬脂酸基团总量最大,此时生成的壳聚糖硬脂酸盐的氨基结合率为0.11。通过冷冻再热水解冻,最后减压真空干燥的方式能够替代冷冻真空干燥,较好地保存颗粒表面疏松的多孔结构。红外图谱分析表明制备的产物为壳聚糖硬脂酸盐,而非壳聚糖和硬脂酸的混合物。壳聚糖分子上引入硬脂酸基团导致其晶体结构遭到破坏,结晶度随着壳聚糖硬脂酸盐的氨基结合率增大而下降。壳聚糖硬脂酸盐的热稳定性比壳聚糖有所降低,最大降解温度为240-305oC,同时,其颗粒微结构表面粗糙,存在很多空隙,连续性不强。对壳聚糖硬脂酸盐的溶胀行为进行了研究,测定了其在不同溶液中的溶解性以及胃肠道环境中溶胀度,溶胀体粘度变化,并考察了壳聚糖硬脂酸盐在溶胀前后化学结构的稳定性。实验结果表明,壳聚糖硬脂酸盐不溶于水和碱性溶液中,随着氨基结合率的增大,在酸性溶液中溶解性下降。同时在胃肠道中壳聚糖的溶胀能力(3183%)比壳聚糖硬脂酸盐(1320%-1925%)大,但两者都大于纤维素的溶胀度(470%)。溶胀体的粘度随着壳聚糖硬脂酸盐的氨基结合率的增大而变大,同时溶胀前后壳聚糖硬脂酸盐的结构并未发生变化,表现出稳定性。通过体外模拟胃肠道环境分别测定了壳聚糖硬脂酸盐吸附油脂、胆盐的能力。结果表明,壳聚糖硬脂酸盐随着氨基结合率的增大结合油脂的能力呈现先升后降的趋势,在氨基结合率为0.11时,壳聚糖硬脂酸盐的脂肪结合率大于壳聚糖的脂肪结合率,达到17.2g/g。壳聚糖及其硬脂酸盐结合胆盐的能力受pH的影响很大,在pH为6.0的时候,结合胆盐的能力最强,结合率达到98.6%。在同一pH条件下,壳聚糖硬脂酸盐能够结合更多的胆盐。同时,壳聚糖硬脂酸盐的胆盐结合能力随其氨基结合率的增大而增大。在动物实验过程中,通过测定大鼠体重、肝脏指数以及血脂水平的变化,并对肝脏解剖观察,探讨了壳聚糖硬脂酸盐降脂效果。实验表明,经口给予大鼠含壳聚糖硬脂酸盐饲料喂食6周后,与高脂组相比,体重增长变缓,血清总胆固醇、甘油三酯含量下降,并有效减缓了脂肪肝的形成。与壳聚糖组相比,壳聚糖硬脂酸盐降低血清胆固醇和甘油三酯的效果更好,这些结果表明壳聚糖硬脂酸盐具有良好的降脂效果。
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