专利名称：：一种菊糖季铵盐及其制备和应用的制作方法
技术领域：
：本发明涉及日化领域及医药行业，具体讲是一种菊糖季铵盐及其制备和应用。
背景技术：
：菊糖(Inulin)又称为菊粉，是一种生物多糖。由D-呋喃果糖分子以(3-(2，l)糖苷键连接生成，每个菊糖分子末尾以oc-(1,2)糖苷键连接一个葡萄糖残基，聚合度通常为2-60，平均聚合度为10。菊糖吸湿性强，具有结合自由水的能力，可作为食品的保湿剂控制食品湿度从而延长保质期。菊糖在自然界中广泛存在于一些微生物和真菌体内。但是主要还是存在于植物的体内，如菊芋、菊苣、婆罗门参、大丽花块茎等，其中菊芋是菊糖生产的主要原料来源。菊芋俗称洋姜、鬼子姜，原产于北美洲，为多年生草本植物，我国各地普遍栽培，其块茎富含菊糖，总菊糖含量一般为14~17%,来源丰富，成本较低。透明质酸(Hyaluronicacid)又名玻璃酸，是一种酸性多聚粘多糖，具有强烈的吸湿性，被国际化妆品行业公认为最理想的天然保湿因子。透明质酸的来源一是从动物组织中提取，二是微生物发酵液中提取。但是透明质酸在动物组织中主要分布在结締组织、脐带、人血清、鸡冠、关节滑液、软骨、眼玻璃体等，原料有限、难于收集和处理、原料价格高、含量低、分离过程复杂等。而利用发酵法生产透明质酸目前只处于研究和起步阶段。由于以上原因使得透明质酸无法满足巿场需要。为了解决这一问题，寻找作为保湿剂的透明质酸的替代品，本发明通过合成一种新的菊糖季铵盐衍生物，具有高效的保湿吸湿活性，并且具有成本低，转化率高的优点。
发明内容本发明的目的是提供一种菊糖季铵盐及其制备和应用。为实现上述目的，本发明所釆用的技术方案为R为CH2CH(。H)ChbN+MesClv菊糖季铵盐如式一，其中n的平均取值范围是10-35。菊糖季铵盐的制备方法将菊糖与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵在异丙醇溶液中以40-7(TC条件下反应8-16h,即得到菊糖季铵盐；所述加入的菊糖摩尔量是2，3-环氧丙基三甲基氯化铵的l-4倍。所述菊糖需在异丙醇溶液室温搅拌反应30-60min，使其得到异丙醇溶液溶胀的菊糖，其中异丙醇溶液的加入量是菊糖质量体积的10-40倍。将反应后得到的菊糖季铵盐抽滤，而后依次用甲醇，丙酮洗涤、真空冷冻干燥。^糖季铵盐的应用所述菊糖季铵盐可作为吸湿保湿剂。菊糖(Inulin)又称为菊粉，是一种生物多糖。由D-呋喃果糖分子以p-(2,l)糖苷键连接生成，每个菊糖分子末尾以a-(1，2)糖苷键连接一个葡萄糖残基，聚合度通常为10-35,平均聚合度为10。本发明所具有的优点本发明通过有效的合成手段得到的菊糖季铵盐，合成步骤简单，成本较低，在引入强亲水性的季铵盐基团后，一方面削弱了菊糖的氢键作用，分子成松散状态，利于水分子与亲水性基团形成氢键;另一方面，该季铵盐基团带有舒展的阳离子侧链，具有强亲水性，所以能-大幅度提高吸湿保湿性能，通过提高其活性，从而间接地降低生产成本。而且本发明将菊糖季铵盐作为吸湿保湿剂，其吸湿保湿性能明显高于透明质酸，如表l、表2所示。说明书附图图l为菊糖的红外光谱图。图2为本发明采用的透菊糖季铵盐的红外光谱图。具体实施例方式实施例1菊糖季铵盐为式一所示的化合物R为CH2CH(OH)CHsN+MesCh"'其中n的平均取值范围是10-35。菊糖季铵盐的制备0.5g菊糖(参见图1)加到5mL异丙醇中室温搅拌溶胀30min,加入0.5ml质量浓度为69%的2，3-环氧丙基三甲基氯化铵后在7(TC下搅拌反应12h，待反应后用乙酸中和至中性，而后抽滤，再用50mL乙醇，50mL丙酮依次洗涤，抽滤，真空冷冻千燥后，得到白色产物菊糖季铵盐(参见图2)。菊糖季铵盐白色粉末或块状固体，易溶于冷水和沸水中且不成糊状，透明液体，微溶于乙醇中。其中菊糖(Inulin)由D-呋喃果糖分子以p-(2,l)糖苷键连接生成，每个菊糖分子末尾以a-(1,2)糖苷键连接一个葡萄糖残基，聚合度通常为10-35,平均聚合度为10，分子的平均值，比淀粉略低，4000—5000左右。从图2可知与菊糖原料相比，1637cm—'处的吸收峰为季铵盐的特征吸收峰，1482cm—处的吸收峰为季铵盐基团中与N原子相连的-CH3的C-H弯曲振动强吸收峰的特征吸收峰(池伟林，李伟，匡银近，张蕊，彭桂生，覃彩齐；羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的合成研究；孝感学院院报，2006，26:19-21.刘泽民，张玉清，王静刚，胡陆军；相转移自催化法合成2,3—环氧丙基三甲基氯化铵；河南科技大学学报，自然科学版，2006,27:93-95.叶筠，蔡伟民，沈雄飞；壳聚糖季铵盐的合成及其对炼油废水的絮凝和灭菌性能；福州大学学报(自然科学版)，2000，28:108-111.姜翠玉，单玲,苏长春；阳离子壳聚糖的合成及絮凝性能研究；中国石油大学学报(自然科学版)，2006,30:106-109.)，证明有季铵盐基团接入菊糖。实施例2与实施例l不同之处在于菊糖季铵盐的制备0.5g菊糖加到20mL异丙醇中室温搅拌溶胀60min,加入O.4ml69°/。的2，3-环氧丙基三甲基氯化铵。加完后在60。C下搅拌反应8h,乙酸中和至中性后抽滤，而后依次用50mL乙醇，50mL丙酮洗涤，抽滤，真空冷冻干燥，得到式一菊糖季铵盐，其可为11=10-35。实施例3与实施例l不同之处在于由按摩尔质量比为2:l的菊糖与2，3-环氧丙基三甲基氯化铵在异丙醇溶液中以55。C条件下反应5h,乙酸中和至中性后抽滤，而后依次用乙醇、丙酮洗涤，抽滤，真空冷冻干燥，得到菊糖季铵盐。所述经异丙醇溶液溶胀的菊糖是将菊糖经异丙醇溶液室温搅拌溶胀30min,其中异丙醇溶液的加入量是菊糖质量体积的40倍.实施例4吸湿保湿性能测定1)吸湿活性测定将实施例1-3制备的菊糖季铵盐研成细粒，真空冷冻干燥至恒重后，准确称取O.5g,分别置于用饱和硫酸铵水溶液维持相对湿度(RH)为81%和饱和碳酸钠水溶液维持相对湿度为43%的干燥器内吸湿，24h、48h各称量一次，平行两份取平均值(参见表l)。对照组分别为菊糖，和透明质酸。吸湿率(°/。)=(W,-W。)xlOO/W。，W。和Wi分别为菊糖季铵盐放置前、后的质量(g)。2)保湿活性测定用含水量为10°/。的试样置于相对湿度为43%、81%及硅胶干燥器内于24h、48h各称量一次，平行两份取平均值(参见表2)。水分残存率(％)=100xHn/H。，HQ、Ii分别为放置前后水分的质量(g)。两组对照组，菊糖和透明质酸也按相同方法测吸湿率与水分残存率。实验结果菊糖季铵盐的吸湿活性和保湿活性分别如表l、表2所示，其吸湿性能与保湿性能均优于菊糖和透明质酸。表l菊糖季铵盐的吸湿率(％)样品RH=43%RH=81%24h48h24h48h菊糖17.1524.2011.8218.29菊糖季铵盐32.9348.3427.3639.70透明质酸24.3331.5824.4528.63表2菊糖季铵盐的保湿率(％)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>权利要求1.一种菊糖季铵盐，其特征在于如式一，R为CH2CH(OH)CH2N+Me3Cl-其中n的平均取值范围是10-35。2.—种按照权利要求1所述的菊糖季铵盐的制备方法，其特征在于将菊糖与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵在异丙醇溶液中以40-7(TC条件下反应8-16h,即得到菊糖季铵盐；所述加入的菊糖摩尔量是2，3-环氧丙基三甲基氯化铵的1—4倍。3.按;又利要求2所述口的菊糖季铵盐的制备方法，其特征在于所述菊糖需在异丙醇溶液室温搅拌反应30-60min，使其得到异丙醇溶液溶胀的菊糖，其中异丙醇溶液的加入量是菊糖质量体积的10-40倍。4.按权利要求2所述的菊糖季铵盐的制备方法，其特征在于将反应后得到的菊糖季铵盐抽滤，而后依次用甲醇，丙酮洗涤、真空冷冻干燥。5.—种按权利要求1所述的菊糖季铵盐的应用，其特征在于所述菊糖季铵盐可作为吸湿保湿剂。全文摘要本发明涉及日化领域及医药行业，具体讲是一种菊糖季铵盐及其制备和应用。菊糖季铵盐为式(1)所示的化合物，其中n的平均取值范围是10-35。菊糖季铵盐的制备方法将菊糖与2，3-环氧丙基三甲基氯化铵在异丙醇溶液中以40-70℃条件下反应8-16h，然后抽滤，依次用甲醇、丙酮洗涤，真空冷冻干燥即得。所述菊糖季铵盐可作为吸湿保湿剂。本发明通过有效的合成手段得到的菊糖季铵盐，提高了菊糖的吸湿保湿能力，以期可以作为化妆品保湿剂中价格昂贵的保湿剂透明质酸的替代品，大幅度降低成本。文档编号C08B37/00GK101367880SQ200810140180公开日2009年2月18日申请日期2008年9月5日优先权日2008年9月5日发明者刘景利,周少燕,周玉玲,方董,郭占勇申请人:烟台海岸带可持续发展研究所;山东东方海洋科技股份有限公司