N,O-羧甲基壳聚糖的制备及其结构表征

壳聚糖和氯乙酸反应,在低碱浓的条件下合成了水溶性较好的总取代度高、N位取代度低的N,O-羧甲基壳聚糖,并采用单因素实验优化了制备条件,结果表明:当反应温度为90℃,壳聚糖与氯乙酸质量比为1:4时,制备的N,O-羧甲基壳聚糖的取代度为1.567。用红外光谱(FTIR)和热重分析(TGA)对N,O-羧甲基壳聚糖进行了结构表征,发现N,O-羧甲基壳聚糖的N位和O位均引入了羧甲基,但改性后N,O-羧甲基壳聚糖的热稳定性比壳聚糖差,热分解温度比壳聚糖低。     

O-羧甲基壳聚糖/海藻酸钠微球的制备及取代度对微球溶胀性的影响

采用氯乙酸法制备不同取代度的O-羧甲基壳聚糖(OCC),将其与海藻酸钠(SAL)混合后滴入Ca Cl2溶液中制备微球,系统研究OCC与SAL配比、Ca Cl2溶液质量浓度、Ca Cl2溶液p H值和交联温度对微球在p H 1.2、p H 6.8和p H 7.4溶液中溶胀率的影响,并就OCC取代度对OCC/SAL微球在上述溶液中的溶胀性影响进行探讨。试验结果表明,将OCC与SAL以质量比1∶3混合,保持总质量浓度20 mg/m L,60℃条件下在p H 7的20 mg/m L Ca Cl2溶液中固化0.5 h,室温下固化1.5 h后所得微球在p H 1.2溶液中溶胀率较小,在p H 7.4溶液中溶胀率较大。OCC取代度对微球的溶胀特性有重要影响,在上述反应条件下所得微球在p H 1.2溶液中的溶胀率随着OCC取代度的增大而减小,而在p H 6.8和7.4溶液中的溶胀率随着取代度的增大而增大。此外,OCC的取代度对微球的机械强度和稳定性也有重要影响。     

壳聚糖羧甲基化条件的优化

对壳聚糖的羧甲基化条件进行了优化。通过单因素及正交试验 ,考察了氯乙酸用量、碱化时间、反应温度对产品羧甲基取代度、外观等理化指标的影响 ,得出羧甲基化的最佳条件为 :碱化时间 2 .5h ,羧甲基化反应时间 4h ,反应温度 40℃ ,4M氯乙酸用量 70ml,制备的羧甲基壳聚糖呈白色粉末 ,羧甲基取代度达 0 .898,水溶性较壳聚糖有较大改善     

羧甲基壳聚糖糖用澄清剂的制备及结构表征

为了研究取代SO2的新型糖用澄清剂,以壳聚糖(CTS)为原料、氯乙酸(CA)为改性剂,采用微波辐射技术制备羧甲基壳聚糖。以该产物对蔗汁澄清的脱色率和纯度差为评价指标,优化制备条件,使用扫描电镜(SEM)、红外光谱仪(FT-IR)及核磁共振(1H-NMR)分析产物性能及表征结构。结果表明,在mNa OH∶mCTS=5∶1,微波功率600W,辐射时间12min,mCA∶mCTS=6∶1条件下,所制备的羧甲基壳聚糖为N,O-羧甲基壳聚糖,水溶性得到改善、对蔗汁中带电胶体的吸附范围及电中和性能有所增加;其对蔗汁澄清的脱色率和纯度差分别达50.45%和1.63%,通过对比亚硫酸法澄清工艺的实际生产数据,认为羧甲基壳聚糖可以取代SO2作为糖用澄清剂应用于蔗汁澄清过程。     

取代度对O-羧甲基壳聚糖/海藻酸钠水凝胶溶胀和质构性能的影响

O-羧甲基壳聚糖(OCC)是壳聚糖的一种重要衍生物,具有良好的水溶性和胶凝性。以Ca Cl2为交联剂制备OCC/海藻酸钠(SAL)水凝胶,研究Ca Cl2浓度、Ca Cl2溶液p H值、交联温度、OCC与SAL质量比和OCC取代度对水凝胶在p H 1.2、p H 6.8和p H 7.4溶液中溶胀性的影响,同时测定不同取代度的OCC与SAL形成的水凝胶的质构特性,以期获得可实现肠道靶向释放且具有良好机械强度的p H敏感性水凝胶载体。结果表明:当OCC和SAL以质量比1∶1混合,Ca Cl2浓度为0.09 mol/L,交联p H 7,反应温度55℃时制备的水凝胶,在p H 1.2溶液中溶胀率最小,在p H 7.4溶液中溶胀率最大,呈现出较强的p H敏感性。OCC取代度对水凝胶的溶胀性与质构特性均有影响。取代度为0.51的OCC与SAL形成的水凝胶不具有p H敏感性,而取代度为0.35和0.87的OCC/SAL水凝胶在p H 1.2溶液中溶胀率较低,在p H 7.4溶液中溶胀率较高,表现出很强的p H敏感性。不同取代度OCC与SAL形成的水凝胶均具有良好的弹性,且硬度随着取代度的增加而降低。     

单步和多步干法制备高取代度羧甲基淀粉

在氢氧化钠存在的情况下,以玉米淀粉和氯乙酸(MCA)为原料,采用单步和多步干法合成了羧甲基淀粉(CMS)。在醚化温度60℃、醚化时间6 h、氢氧化钠和氯乙酸与淀粉的摩尔比为2.6:1.3:1的条件下可以制备取代度(DS)为0.801的羧甲基淀粉,反应效率(RE)为61.2%。多步干法羧甲基化反应从第一步到第五步取代度逐渐增大,可以制备取代度为1.124的羧甲基淀粉,但是反应效率从61.2%降到了47.9%。红外光谱中出现了-COOH的特征吸收峰,证明淀粉分子上接入了羧甲基。扫描电镜照片显示羧甲基化破坏了淀粉颗粒的表面结构。X衍射(XRD)谱图表明羧甲基化使淀粉的结晶度显著下降。羧甲基淀粉溶液是剪切变稀的假塑性流体。CMS溶液黏度随着DS的增大而增大,随着温度的升高而减小。此外,CMS的黏度也随着p H的变化而变化。     

相转移催化法制备羧甲基壳聚糖及其性能表征

采用相转移催化法制备了羧甲基壳聚糖,考察了催化剂种类、催化剂使用量、反应温度、反应时间和溶剂中水醇比对羧甲基壳聚糖取代度(DS)和溶解性的影响。得到最佳反应条件为：以6% 的苄基三乙基氯化铵(TEBA)作催化剂,反应温度55℃,反应时间4h,溶剂中水醇比1:4(V/V),羧甲基壳聚糖的取代度(DS)和溶解率分别达到1.147 和98.87%。并采用傅立叶红外光谱法及X 光电子能谱分析法对产物结构进行了表征,结果表明壳聚糖羧甲基化反应主要是发生在C6 位上的－ OH 基团上。     

壳聚糖羧甲基化条件的优化

对壳聚糖的羧甲基化条件进行了优化。通过单主正交试验，考察了氯乙酸用量、碱化时间、反应温度对产品羧甲基取代度、外观等理化指标的影响，得出羧甲基化的最佳条件为：碱化时间2.5h，羧甲基化反应时间4h，反应温度40℃，4M氯乙酸用理70ml，制备的羧甲基壳聚糖呈白色粉末，羧甲基取代度达0.898，水溶性较壳聚糖有较大改善。     

机械活化固相醚化法制备羧甲基淀粉和羧甲基壳聚糖混合物及其溶解性能

羧甲基木薯淀粉和羧甲基壳聚糖混合物不仅可有效改善淀粉物化性质,还可引入抑菌性能好的羧甲基壳聚糖。以木薯淀粉、壳聚糖为原料,氯乙酸钠为醚化剂,氢氧化钠为催化剂,采用机械活化固相醚法制备羧甲基木薯淀粉和羧甲基壳聚糖混合物。以黏度为评价指标,通过单因素和正交试验设计优化确定最佳制备工艺,采用红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)对羧甲基淀粉的结构进行表征,并考察混合物的取代度和溶解度。结果表明,机械活化破坏了淀粉、壳聚糖的结晶结构,降低结晶度,醚化试剂更容易渗透到内部使淀粉、壳聚糖发生羧甲基化反应。最佳工艺参数为:淀粉与壳聚糖质量比0.5:0.5、淀粉与氯乙酸钠的摩比1:0.9、氢氧化钠质量分数18.8%(占淀粉干基质量)、球磨温度50℃、球磨时间60 min、转速380 r/min、磨球体积500 m L。在该试验条件下制备得到的羧甲基木薯淀粉和羧甲基壳聚糖混合物的黏度为1025 m Pa·s,其中羧甲基木薯淀粉的取代度为0.79,羧甲基壳聚糖的总取代度为1.17,溶解度为90.87%,且随着壳聚糖比例增大,混合物溶解度不断减小。FTIR、XRD、SEM进一步证实木薯淀粉、壳聚糖均发生了羧甲基化反应。     

香蕉皮制备羧甲基纤维素

以香蕉皮为原料,氢氧化钠为催化剂,氯乙酸为醚化剂,制备了羧甲基纤维素。考察了NaOH用量、醚化时间、醚化温度、碱化时间、乙醇用量对羧甲基纤维素取代度的影响。通过PB筛选,确定NaOH用量、氯乙酸用量和醚化温度为继续优化的影响因素。在单因素实验基础上,采用响应面法进一步优化了制备羧甲基纤维素工艺参数。结果表明,制备羧甲基纤维素的最佳工艺参数为:m(纤维素):m(NaOH)=1:1.5 (g·g-1)、m(纤维素):m(氯乙酸)=1:1.9 (g·g-1)、醚化温度80 ℃。羧甲基纤维素取代度的平均值为1.23。通过红外光谱分析可知羧甲基纤维素制备完成。