以离子液体为介质的修饰改性对多糖结构与理化性质的影响研究进展

一些多糖具有提高免疫力、抗肿瘤等功能活性,但因其含有大量羟基,易形成分子内和分子间氢键,难 溶于水,严重制约了其应用;因此有必要对其进行修饰改性。离子液体作为一种新型绿色溶剂,对多种有机、无 机大分子物质有着较好的溶解能力,可作为介质对多糖进行物理改性和化学改性。本文综述了多糖在不同离子液 体中的溶解性及机理,以及以离子液体为介质的修饰改性对多糖结构和理化性质的影响,并对目前研究中存在的 问题进行总结,对未来的研究趋势进行展望,旨在为改善多糖理化性质、拓宽其应用领域提供理论依据。     

玉米麸质阿拉伯木聚糖的溶液性质

通过分子荧光分度计和激光光散射研究了从玉米麸皮中提取的阿拉伯木聚糖的溶液性质,讨论了浓度,温度,溶剂等对阿拉伯木聚糖聚集行为的影响,发现阿拉伯木聚糖易发生聚集,随着浓度的增大,聚集倾向越大。但随着温度的升高或者氢氧化钠溶液的加入,阿拉伯木聚糖的聚集减弱,这说明分子间氢键作用是阿拉伯木聚糖聚集的主要原因。     

一年生植物中提取的阳离子木聚糖对纸张机械性能的影响

将燕麦和小麦中的木聚糖用作干强剂来提高纸张的干强度。木聚糖在纤维素纤维上的吸附量随着不同取代度的阳离子化而增加。抄造不同木聚糖、工业阳离子淀粉含量的纸张,并测定其机械性能。燕麦木聚糖在纸浆纤维上的吸附试验,解释了低度和高度阳离子化的木聚糖在提高纸张强度方面的影响不同。添加4%剂量的取代度为0.1的阳离子燕麦木聚糖使纸张的抗张指数、耐破指数和撕裂指数达到最大,分别提高了67%、105%和77%。与阳离子淀粉相比,添加了阳离子燕麦木聚糖的纸张的强度数值(除撕裂强度)与之相似。结构上的差异和蛋白质杂质使得小麦木聚糖不适合用作纸张增强剂。     

低分子质量HCS控制聚糖类阴离子垃圾

将低分子质量的高取代度阳离子淀粉(LHCS)与传统的阴离子垃圾控制剂聚胺在废纸浆中的不同湿部行为进行了比较,并以果胶、氧化淀粉和半纤维素作为聚糖类阴离子垃圾模型物,通过测定体系上清液的吸光度、Zeta电位、聚糖组成成分的变化等,探索LHCS控制聚糖类阴离子垃圾的作用机理.结果表明,与阳离子电荷密度更高的聚胺阴离子垃圾控制剂相比,LHCS对聚糖类阴离子的处理效果具有明显的优势,说明LHCS能以电性中和之外的氢键作用机理对聚糖类阴离子垃圾进行去除.     

响应面优化豌豆分离蛋白-木聚糖轭合物的制备及结构功能研究

采用响应面法优化豌豆分离蛋白(PPI)-木聚糖轭合物的制备条件,并对所得PPI-木聚糖轭合物的结构性质和功能特性进行研究。结果表明,PPI-木聚糖轭合物的最佳制备条件为：溶液pH 8.15、加热温度60℃和反应时间160 min;在此条件下,轭合物的接枝度为60.92%。电泳分析结果表明,木聚糖被接枝到PPI分子上,表现为比原蛋白更大的分子质量;红外光谱分析结果表明糖基化改变了PPI的二级结构;内源荧光光谱结果表明PPI的三级结构受到改变,降低了荧光强度。相较于原蛋白,轭合物的溶解度得到显著改善,在pH 4时的溶解度从3.26%提升到9.08%;在pH 5时的溶解度从2.10%提升到7.63%。糖基化产物轭合物的乳化性能也明显提升,乳化活性指数从20.97 m²/g提高到40.23 m²/g;乳化稳定指数从11.23 min提升到65.51 min。     

咪唑啉类离子液体制备及对分散染料溶解性研究

首先通过无溶剂参与的亲核加成反应,制备了两种咪唑啉类离子液体,并采用FTIR、~1HNMR、UV等方法对制备的离子液体产物进行了表征,然后用其对分散染料进行溶解,探究分析了离子液体种类、温度、时间等因素对分散染料在离子液体中溶解度的影响。结果表明:经红外光谱和核磁共振谱的综合分析,所制备的两种离子液体确实是预期合成的目标产物。不同结构、不同分子质量的分散染料在同种离子液体中的溶解度不同,分散蓝395较分散红60的溶解度大些。分散蓝395和分散红60在咪唑啉离子液体中的溶解温度为90℃,溶解时间为40 min。     

木素-木聚糖复合体化学结构的研究

在木聚糖存在的条件下,以木素前驱物-松柏醇葡萄糖甙作为起始物在多种酶(β-葡萄糖甙酶、葡萄糖氧化酶和辣根过氧化物酶)的协同作用下,生物合成出木素脱氢聚合物(DHP)与木聚糖的复合体(简称DHPXC)。对其进行酶降解处理除去游离的木聚糖,并对与木素有连接的木聚糖分子链进行切短,得到水不溶部分(简称DHPXC-IS)。利用高分辨率的固体和液体~(13)C-NMR对分离产物进行分析,结果表明,在木聚糖存在下,DHP生成过程中与木聚糖之间主要以苯甲醚键和酯键的形式连接。生成的木素主要以β-O-4、β-β、β-5和β-1为主,有一定量以α-O-4连接,含有少量的松柏醇/醛结构,另外还存在少量香草醛结构及α位带有亚甲基结构的苯丙烷结构和醚化5-5′结构。     

不同类型深度共熔溶剂预处理的甘蔗渣酶解效率差异

为了探索深度共熔溶剂(DES)预处理生物质的机制,本文分别设计了五种以氯化胆碱为氢键受体(HBA)和以苹果酸为氢键供体(HBD)的DESs来预处理甘蔗渣,分析HBD和HBA对甘蔗渣组分和酶解效率的影响。在氯化胆碱为HBA的DESs中,乳酸-氯化胆碱(LC)的预处理效果和酶解效率最好,所得甘蔗渣残渣的纤维素含量为72.92%,纤维素降解度为60.43%,葡萄糖收率为56.90%;而在苹果酸为HBD的DESs中,苹果酸-氯化胆碱的预处理效果最佳,木聚糖和木质素去除率均为最高,纤维素降解度为43.35%,葡萄糖收率为38.00%。研究结果证明DES的HBA和HBD的作用皆不可忽略,其分子间氢键作用强度与其对生物质的解构能力负相关。并发现甘蔗渣的木聚糖去除率与氢键受供体的p Ka值具有一定的相关性;纤维素降解度与木聚糖去除率正相关,而与木质素去除率无关。此外,在一定范围内,DES分子间的氢键作用强度、DES与甘蔗渣的氢键缔合作用与预处理温度和时间有相关性。本研究为用于生物质预处理的新型DES的设计提供了一定的理论参考。     

离子液体在多糖溶解中的应用进展

由于分子内或分子间的氢键作用,部分多糖难溶解于水或常规有机溶剂,因此限制了多糖在诸多领域的应用。而离子液体的出现则为难溶多糖的应用提供了可能。针对国内外关于离子液体溶解纤维素、甲壳素、壳聚糖等几种多糖的研究成果进行了综述,并对其溶解特性、溶解机理以及离子液体结构对多糖溶解特性的影响进行了探讨和总结,对今后利用离子液体溶解多糖的研究方向进行了展望。     

猪皮胶原在离子液体双水相([Bmim]BF_4-K_2HPO_4)中的溶解性研究(续)

以溴代正丁烷和N-甲基咪唑为原料,丙酮为溶剂,采用两步法合成目标离子液体[Bmim]BF_4。将[Bmim]BF_4、K_2HPO_4和去离子水混合形成离子液体双水相体系用于溶解猪皮皮粉。研究了影响该双水相体系对猪皮皮粉溶解能力的因素。发现盐K_2HPO_4为0. 25g,温度为62℃,离子液体质量为2. 00g,且当猪皮皮粉的质量分数为14%时,溶解率可达13. 12%,溶解效果高于传统的提取方法(酸、碱、酶法),且离子液体回收率高。使用傅里叶变换红外光谱仪、热失重等多种仪器分别表征胶原蛋白溶解前后的结构变化,结果表明,其过程是胶原先充分溶胀后再溶解;溶解出胶原的质量明显较(酸、碱、酶法)传统方法处理的量高。皮粉经溶解再生后,其再生胶原呈无规卷曲构象,主体结构仍然是以结晶结构为主体的胶原蛋白。但是,因离子液体的结构与性质,溶解过程削弱胶原蛋白分子之间的氢键(对胶原蛋白的二级结构造成影响)。试验结果显示采用离子液体双水相提取胶原方法,是一种极具深入研究价值的新方法。     

猪皮胶原蛋白在1-丁基-3-甲基氯代咪唑中的溶解性能

合成了1-丁基-3-甲基氯代咪唑([Bmim]Cl)离子液体,利用傅里叶红外光谱仪对其进行了表征,将其作为溶剂,溶解不同质量的废弃猪皮胶原蛋白粉.通过普通水浴加热,微波辐射水浴加热和微波直接辐射加热三种方式研究了离子液体对胶原蛋白的溶解能力,对不同质量浓度的溶液进行傅里叶变换红外测定,分析溶液中的胶原蛋白结构的变化,最后,对溶液进行再生得到皮胶原蛋白膜,并进行红外分析.实验结果表明,猪皮胶原的溶解程度和加热方式、温度、时间等参数密切相关.在室温至70 ℃范围内,在三种加热方式中,微波加热溶解程度优于水浴加热溶解程度;在5%、8%质量分数的溶液中,微波、水浴和微波水浴加热方式下,随着温度升高,溶解度增大;加热时间增长,溶解效果增加,最大溶解度可达10%;此外,猪皮胶原蛋白在离子液体中有稳定性,在溶解与再生前后蛋白质结构未发生变化.     

猪皮胶原在离子液体双水相([Bmim]BF_4-K_2HPO_4)中的溶解性研究

以溴代正丁烷和N-甲基咪唑为原料,丙酮为溶剂,采用两步法合成目标离子液体[Bmim]BF_4。将[Bmim]BF_4、K_2HPO_4和去离子水混合形成离子液体双水相体系用于溶解猪皮皮粉。研究了影响该双水相体系对猪皮皮粉溶解能力的因素。发现盐K_2HPO_4为0. 25g,温度为62℃,离子液体质量为2. 00g,且当猪皮皮粉的质量分数为14%时,溶解率可达13. 12%,溶解效果高于传统的提取方法(酸、碱、酶法),且离子液体回收率高。使用傅里叶变换红外光谱仪、热失重等多种仪器分别表征胶原蛋白溶解前后的结构变化,结果表明,其过程是胶原先充分溶胀后再溶解;溶解出胶原的质量明显较(酸、碱、酶法)传统方法处理的量高。皮粉经溶解再生后,其再生胶原呈无规卷曲构象,主体结构仍然是以结晶结构为主体的胶原蛋白。但是,因离子液体的结构与性质,溶解过程削弱胶原蛋白分子之间的氢键(对胶原蛋白的二级结构造成影响)。试验结果显示采用离子液体双水相提取胶原方法,是一种极具深入研究价值的新方法。     

浆丝与泡丝中常用几种表面活性剂性能介绍

表面活性剂是能显著改变(通常降低)液体表面张力或二相界面张力的物质。分子中含有亲水和疏水两个组成部分,在液体中趋向集中于该液体和另一相的界面,形成单分子膜而降低表面张力,从而发生净洗、乳化、润湿、分散等作用。表面活性剂的种类很多,一般分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂,此外还有两性表面活性剂。     

玉米芯木聚糖和桦木木聚糖组成成分及结构的研究

本文通过薄层层析、离子色谱和红外光谱及溶解率对玉米芯木聚糖和商品桦木木聚糖的成分及结构进行了研究。研究结果表明:玉米芯木聚糖中的单糖成分主要是木糖、阿拉伯糖和少量的葡萄糖,主要为直链型木聚糖,支链少;醇不溶性玉米芯木聚糖中的单糖成分主要是木糖、阿拉伯糖、少量的葡萄糖和半乳糖,但其阿拉伯糖比前者略高,有直链和支链型木聚糖,支链较多;桦木木聚糖主要是木糖,其它单糖未检出,有直链和支链型木聚糖,支链较多。     

氢氧化钠活化前后纤维素在离子液体/DMSO溶剂体系中溶解性能的变化

研究了棉短绒纤维和针叶木纤维经氢氧化钠活化后对其在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯代盐([BMIN]Cl)与二甲基亚砜(DMSO)共容积体系中溶解度的影响。研究结果表明棉短绒纤维和针叶木纤维活化后在该溶解体系的溶解度分别从3.9%、2.8%提高到7.1%、5.0%,比未活化前增大了近1倍,说明这两种纤维素用氢氧化钠活化后在离子液体中更易溶解。活化的棉短绒纤维和未活化的棉短绒纤维在溶解再生后聚合度分别从612、578下降至423、350,分别降低了30.8%、39.4%;活化的针叶木纤维和未活化的针叶木纤维在溶解再生后聚合度则分别从736、704下降至607、502,降低了17.5%、28.7%.红外光谱证实离子液体[BMIN]Cl/DMSO溶解体系为纤维素的非衍生化溶剂。X-射线衍射(XRD)实验证实经过氢氧化钠活化处理的纤维素相比未经过活化处理的纤维素衍射峰强度降低得更厉害,说明在氢氧化钠活化过程中也能降低纤维素的结晶度,有助于纤维素在离子液体中的溶解。     

阳离子有机硅纸张柔软剂

纸纤维分子链中含有多个羟基,且为直链型大分子,链间有着很强的分子间力及氢键缔合,具有较高的结晶度,属于刚性链。通过打浆等机械作用及加入各种助剂,可使得纤维分子分散、降解和降低结晶度,能够起到一定的助软作用,但远远不能满足对纸的柔软要求,故近年来国内外都十分重视柔软剂的研究和应用。在纸张柔软剂中,有机硅柔软剂性能特别优异,其中应用最多的是阳离子有机硅柔软剂乳液。目前国内主要用阳离子有机硅乳液作为纺织柔软剂、日用化学品等,作为纸张柔软剂则很少报道。非离子有机硅高分子侧基为非离子基,本身不具有和纤维素纤维结合的能…     

纳米纤维素中氢键网络调控技术的研究进展

本文讨论了近年来采用衍生化、低共熔溶剂和离子液体处理等技术调控纳米纤维素中氢键网络的研究成果,对比分析了各种技术的调控机理,归纳总结了氢键网络的变化对纳米纤维素结构与性能的影响,简单介绍了分子模拟在氢键断裂与重构研究方面的应用,展望了纳米纤维素氢键网络调控的发展方向。     

离子液体催化PET胺解反应的研究

利用离子液体作为溶剂和催化剂,采用乙二胺(EDA)对涤纶进行胺解.结果表明:经过化学处理后,涤纶织物亲水性提高,接触角从112.82°减小到43.71°;红外谱图显示了EDA能与PET大分子上的酯基进行反应;XPS结果表明纤维表面有N元素的引入而没有Cl元素的存在,说明N为EDA引入,不是离子液体中含有的N元素,经化学处理后的织物上没有残留的离子液体.     

离子液体催化PET胺解反应的研究北大核心

利用离子液体作为溶剂和催化剂,采用乙二胺(EDA)对涤纶进行胺解.结果表明:经过化学处理后,涤纶织物亲水性提高,接触角从112.82°减小到43.71°;红外谱图显示了EDA能与PET大分子上的酯基进行反应;XPS结果表明纤维表面有N元素的引入而没有Cl元素的存在,说明N为EDA引入,不是离子液体中含有的N元素,经化学处理后的织物上没有残留的离子液体.     

浆料纤维的半纤维素组成及其耐机械处理的能力

在实验室用搅拌器的高强度剪切力破坏半纤维素组成不同的两种浆料的纤维。通过与未经破坏的浆料纤维的强度比较来评价这些纤维抗机械处理的能力。研究表明,在较高的氢氧根离子浓度条件下制得的浆料,木聚糖含量较少,葡萄糖-甘露聚糖含量较多,并对机械处理很敏感。根据撕裂指数／抗张指数和湿态零距抗张指数来评价纸浆强度的降低。含有较多木聚糖和较少葡萄糖-甘露聚糖的浆料在进行机械处理时无强度损失。通过选择合适的蒸煮参数,可以得到含有特定糖类的浆料。浆料纤维中糖类成分影响其抗机械破坏的能力。