[00116986]一种魔芋葡甘聚糖吸附材料的制备方法

课题来源与背景： 由于魔芋葡甘聚糖本身具有的一些特性，如耐水溶性差、溶胶稳定性差、流性不好等，使其应用受到一定限制。为了提高魔芋葡甘聚糖这一自然资源的应用，国内外学者已做了大量的研究工作。 在碱性加热条件下，KGM链上由乙酰与糖残基上羟基形成的酰键发生水解，即脱去乙酰基。这样，KGM变为裸状，分子间则形成氢键而产生部分结构结晶作用，以这种结晶为节点形成网状结构体，具有凝胶特性。KGM凝胶中大分子链节间的网状交联与分子间的氢键有关，诱导时间的长短与胶凝剂–OH及胶凝剂的种类有关。林晓艳等对KGM去乙酰基改性的条件及改性产物的成膜特性进行了研究：魔芋精粉浓度1.0%，Ca(OH)<,2>调节pH为10时，制膜效果较好，耐折度及抗张强度均有很大程度提高。李斌等研究了脱乙酰基对天然魔芋葡甘聚糖分子形貌的影响，结果表明：稀溶液中KGM分子具有伸展的螺旋链状结构，单股的长度达200-400nm，厚度为1.01μm，宽度为35.0-35.2nm；脱乙酞后分子链卷曲成直径约40-50μm、厚3.5-5.0nm的弹性圆台状。说明脱乙酸基反应，使KGM胶凝性增强。李斌等还研究了魔芋葡甘聚糖中乙酰基对其链结构及膜性能的影响，试验结果表明：KGM脱乙酰基后，从半柔性直链分子转化成为弹性微球状，特性粘度大大降低，非对称性增加，表明有序结构的形成。上述结构的变化赋予材料性能的提高，KGM脱乙酰后显示了较强的力学性能，膜的拉伸强度、断裂伸长率分别提高了151%、19%，吸湿增重降低53%。 魔芋葡甘聚糖分子中存在多个可反应的羟基，可与多种交联剂发生交联反应。KGM与具有两个或多个官能团的化学试剂起反应，使KGM分子轻基间联结在一起，所得的衍生物称为交联KGM。KGM交联的形式有酰化交联、酯化交联和醚化交联等。在工业上应用于多糖的交联剂不多，主要有三偏磷酸钠、六偏磷酸钠、三氯氧磷以及双官能团的醛类物质。张升晖等对以三氯氧磷为交联剂对魔芋精粉的交联化学改性进行了研究，最佳的改性条件为：反应温度为50-60℃，三氯氧磷用量6mL/100g，pH为10.0-12.0，改性时间为40min。其交联改性方法简便易行，反应快捷，易于控制，产物的成膜性能、抗菌性能、耐水性能、抗剪切性能均有显著提高。庞杰等用六偏磷酸钠对KGM进行改性，结果表明，反应最佳条件为六偏磷酸钠:魔芋葡甘聚糖=1:8(W/W)，pH为1，温度为55℃，反应时间1.5 h。改性后的KGM其透明度、粘度、冻融稳定性均比对照明显改善；水溶胶具有一定的耐酸、耐高温能力，且具有相当的抑菌效果。吴绍艳等用焦磷酸钠和三偏磷酸钠对魔芋葡甘聚糖进行酯化交联改性，试验结果表明：前者的反应最佳条件为焦磷酸钠:魔芋葡甘聚糖=1:8(w/w)，pH为3，温度为50℃，反应时间2.0h；后者的反应最佳条件为三偏磷酸钠:魔芋葡甘聚糖=1:10，pH为2，温度为50℃，反应时间2.0h，改性后的KGM其透明度、粘度、冻融稳定及抗菌性均有明显改善，改性KGM膜耐洗刷性比未改性KGM膜明显增强。综上所述，为了发挥魔芋葡甘聚糖在食品基辅料和工业生产中的优良吸附材料，一直在不断的努力寻求高性能新材料和新技术。而研究与开发以天然高分子为原料的吸附材料一直都是废水治理的重要方法之一，也是高分子科学研究的前沿领域之一。天然高分子与合成高分子和改性高分子相比有如下优点：可再生性，多样性，环境相容性以及价廉性。KGM是继淀粉、纤维素之后发现的一种来源丰富的天然高分子多糖。该文通过物理改性的方法，研究KGM耐水溶颗粒的制备方法。同时，以染料为吸附对象，研究了KGM的耐水溶颗粒吸附材料和脱乙酰，KGM的耐水溶颗粒吸附材料对模拟废水的吸附性能。希望对魔芋多糖的应用研究提供有益的参考。魔芋葡甘聚糖耐水性颗粒除了有以上优点外，其突出的特点：其一，乙酰功能基团耐水性颗粒；其二，制备方法均采用物理改性方法，符合材料制备的环保和低能耗性。