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半胱胺为一种氨基酸衍生物,因具有良好的生物营养功效和良好的还原性,在饲料添加剂、医药方面有广泛的应用。但是半胱胺稳定性差,接触空气容易变质,这使其贮存条件严格和储存期限较短。通常将其与盐酸反应制成半胱胺盐酸盐,延长了它的储存时间,但是半胱胺盐酸盐易潮解、适口性差,不利于长时间储存。关于半胱胺的稳定性研究报道较少,本文采用液相合成法制备了半胱胺锌配合物,并分别通过掺杂金属离子、包覆手段改善其储存稳定性和热稳定性,探究了所制备材料的抗氧化性和抗菌性能。
采用液相合成法,以半胱胺盐酸盐和硫酸锌为反应体系,制备了半胱胺锌螯合物,通过X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)对制备的半胱胺锌螯合物进行了结构表征,扫描电子显微镜(SEM)对其进行形貌分析。实验结果表明:当反应物半胱胺盐酸盐与锌离子摩尔比为1.4~1.5时,体系的pH值为10左右,反应时间为1h,反应温度为80℃时,锌的螯合效率较好。半胱胺锌螯合物的化学组成为[Zn2(SC2H6N)3ClH2O]n,粒子显示为层状,晶型为单斜晶系,晶胞参数为a=7.9581(A),b=15.0794(A),c=12.2910(A),α=90°,β=103.316°,γ=90°。对比半胱胺盐酸盐接触空气短时间内潮解,半胱胺锌中半胱胺在116天内的日降解率约0.078%。热重测试其分解温度约为225℃,对比半胱胺盐酸盐的相应值207℃有所提高。
在前述实验的基础上,采用液相合成法制备了金属铁、铜、锰离子掺杂的半胱胺锌复合物,分析了掺杂离子对半胱胺锌复合物的形貌和稳定性的影响。结果表明,分别掺杂铁、铜、锰金属离子1%mol时,半胱胺锌的晶型和主要结构变化不明显,只是粒子的大小有变化。当共同掺杂铁、铜、锰金属离子1%mol时,复合物的形貌由层状变为不规则形状的团聚体,金属离子均成功掺杂并占据了半胱胺锌的部分晶格。半胱胺锌在25℃条件下保存2周后样品中半胱胺的保留率明显高于半胱胺盐酸盐。掺杂Fe2+、Cu2+、Mn2+后,半胱胺锌的热重分解温度为228℃,半胱胺锌中半胱胺在116天内的日降解率约0.008%,比纯半胱胺锌降低了约89.7%。
以TEOS(正硅酸乙酯)为硅源,用溶胶-凝胶法合成SiO2包覆的半胱胺锌[Zn2(SC2H6N)3ClH2O]n@SiO2,当芯材半胱胺锌质量为0.5g,反应体系乙醇溶液40cm3,加入反应体系中的TEOS的体积为1cm3时,SiO2的包覆率为3.85%。包覆半胱胺锌不易潮解,流动性也比半胱胺锌高。此外,包覆半胱胺锌在测量时间116天内的日降解率比半胱胺锌降低了约62.8%。
利用邻苯三酚自氧化法,比较了半胱胺盐酸盐、半胱胺锌、掺杂半胱胺锌、包覆半胱胺锌的清除自由基能力,结果表明,各产物均可以有效清除·O2-,且清除率大小随浓度的增加而增加,半胱胺盐酸盐在浓度1~5mg/cm3范围内的清除率比半胱胺锌高,掺杂铁、铜、锰金属离子后,半胱胺锌清除自由基能力均比未掺杂的有所提高。
采用抑菌圈法测试表明各复合材料均对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌有抑菌性能,并对金黄色葡萄球菌的抑制性能效果更明显。
采用液相合成法,以半胱胺盐酸盐和硫酸锌为反应体系,制备了半胱胺锌螯合物,通过X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)对制备的半胱胺锌螯合物进行了结构表征,扫描电子显微镜(SEM)对其进行形貌分析。实验结果表明:当反应物半胱胺盐酸盐与锌离子摩尔比为1.4~1.5时,体系的pH值为10左右,反应时间为1h,反应温度为80℃时,锌的螯合效率较好。半胱胺锌螯合物的化学组成为[Zn2(SC2H6N)3ClH2O]n,粒子显示为层状,晶型为单斜晶系,晶胞参数为a=7.9581(A),b=15.0794(A),c=12.2910(A),α=90°,β=103.316°,γ=90°。对比半胱胺盐酸盐接触空气短时间内潮解,半胱胺锌中半胱胺在116天内的日降解率约0.078%。热重测试其分解温度约为225℃,对比半胱胺盐酸盐的相应值207℃有所提高。
在前述实验的基础上,采用液相合成法制备了金属铁、铜、锰离子掺杂的半胱胺锌复合物,分析了掺杂离子对半胱胺锌复合物的形貌和稳定性的影响。结果表明,分别掺杂铁、铜、锰金属离子1%mol时,半胱胺锌的晶型和主要结构变化不明显,只是粒子的大小有变化。当共同掺杂铁、铜、锰金属离子1%mol时,复合物的形貌由层状变为不规则形状的团聚体,金属离子均成功掺杂并占据了半胱胺锌的部分晶格。半胱胺锌在25℃条件下保存2周后样品中半胱胺的保留率明显高于半胱胺盐酸盐。掺杂Fe2+、Cu2+、Mn2+后,半胱胺锌的热重分解温度为228℃,半胱胺锌中半胱胺在116天内的日降解率约0.008%,比纯半胱胺锌降低了约89.7%。
以TEOS(正硅酸乙酯)为硅源,用溶胶-凝胶法合成SiO2包覆的半胱胺锌[Zn2(SC2H6N)3ClH2O]n@SiO2,当芯材半胱胺锌质量为0.5g,反应体系乙醇溶液40cm3,加入反应体系中的TEOS的体积为1cm3时,SiO2的包覆率为3.85%。包覆半胱胺锌不易潮解,流动性也比半胱胺锌高。此外,包覆半胱胺锌在测量时间116天内的日降解率比半胱胺锌降低了约62.8%。
利用邻苯三酚自氧化法,比较了半胱胺盐酸盐、半胱胺锌、掺杂半胱胺锌、包覆半胱胺锌的清除自由基能力,结果表明,各产物均可以有效清除·O2-,且清除率大小随浓度的增加而增加,半胱胺盐酸盐在浓度1~5mg/cm3范围内的清除率比半胱胺锌高,掺杂铁、铜、锰金属离子后,半胱胺锌清除自由基能力均比未掺杂的有所提高。
采用抑菌圈法测试表明各复合材料均对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌有抑菌性能,并对金黄色葡萄球菌的抑制性能效果更明显。