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超聲波輔助降解殼聚糖的研究

內容來源:超聲波清洗機   發布日期:2016-06-29 09:18:18

 (沙洲工學院紡織工程系,江蘇張家港215600)聚糖的反應能在較低溫度進行,降解反應速度提高近3倍,且產物白度令人滿意。

  殼聚糖及其衍生物,由于其獨特的性能,在紡織、印染、食品、化工、醫藥、農業等方面得到了廣泛的應用。殼聚糖的應用性能與分子量密切相關,例如,不同分子質量的殼聚糖作為棉織物染色增深劑的作用效果是不同的;在一些保健食品、藥物、化妝品添加劑等方面則要求低聚殼聚糖,但從蝦或蟹殼中直接提取的殼聚糖的分子量通常為幾十萬至上百萬,因此必須采用合適的方法對殼聚糖進行降解。

  殼聚糖降解方法的種類很多,有酶法降解、酸降解法、氧化降解法、放射性射線降解法等,但多尚處于。

  顯然,采用超聲波降解,超聲波的作用是顯著的,但殼聚糖的降解速度很慢,180min后殼聚糖的分子量依然較大;采用H22降解,其降解速度較快,150min后殼聚糖的分子量降到1.14萬左右;而超聲波和H22相結合,則大大加速了殼聚糖的降解反應,40min后殼聚糖的分子量降至0.7萬左右,與H2O2降解法相比,降解反應速度提高了近3倍。

  超聲波與H22相結合大大加速殼聚糖降解反應的原因尚不清楚,但在此條件下殼聚糖的降解可能包括以下三個方面:械效應和熱效應的作用促使殼聚糖1,4-苷鍵的隨機性切斷,致使殼聚糖降解;(2)H22的氧化作用,促使殼聚糖1,4-苷鍵的斷裂而發生降解;(3)超聲波對H22氧化降解的促進作用:首先,超聲波能促使殼聚糖分子的進一步溶解,溶劑分子和殼聚糖分子的相對運動所產生的剪切作用,促使溶液的粘度降低,有利于降解反應的進行;其次,超聲波的‘空化作用“,使殼聚糖破碎或者產生微隙,促進H22的滲透,增加了H22與殼聚糖分子接觸的機會,促進反應的進行;另外超聲波的作用,使H22和殼聚糖分子能量增加,也能加快反應的進行。

  1可以看出,超聲波輔助H22氧化降解殼聚糖的作用不僅僅是(1)、(2)兩方面的加合,其中(3)的作用是更重要的。

  2.2超聲波輔助H2O2氧化降解殼聚糖的影響因素2.2.1乙酸濃度的影響:加入乙酸的目的,一方面是促進殼聚糖的溶解,另一方面是殼聚糖的1,4-苷鍵對酸敏感,在酸性條件下易發生斷裂。因此加入乙酸的量只要保證殼聚糖的溶解和溶液的酸性即可,經實驗確定采用5%的乙酸溶液作介質為宜。

  2.2.2殼聚糖濃度的影響:殼聚糖的濃度太高,不利于殼聚糖的溶解從而影響降解的進行,濃度太低則殼聚糖總量的作用效率較低。實驗發現,一方面,超聲波的作用加速了殼聚糖的溶解和粘度的降低,因此可以采用較高的殼聚糖濃度;另一方面,在可以溶解的殼聚糖濃度范圍內,殼聚糖濃度對降解速度的影響很小,因此確定采用殼聚糖濃度為4%進行降解。

  2.2.3H2O2濃度的影響:分別采用H2O2與殼聚糖糖單元摩爾比為0.5、。0和2. 0進行降解試驗,結果表明,加入H22與糖單元摩爾比為0.5時,反應進行略慢,可能是H2O2的濃度太低,但加入H2O2與糖單元摩爾比為1. 0和2.0時,其降解速度幾乎相同,這一結果表明,在超聲波條件下,過多的H2O2并不能明顯提高降解速度。因此本實驗確定加入H22與糖單元摩爾比為1.0,這樣既減少了H22的用量,又有利于反應結束后殘余H2O2的去除。

  1)超聲波作用使殼聚糖降解,即超聲波機lit張峰等:超聲波輔助降解殼聚糖的研究的降解情況,結果表明,在超聲波條件下,溫度的提高略能加快降解反應的速度,但影響不明顯;從降解產物的顏色來看,30°C時,產物白度令人滿意,50°C略帶黃色。而70°C黃色明顯,因此本實驗確定采用30C進行降解反應。

  3結論綜上所述,采用超聲波輔助H22氧化降解殼聚糖有以下優點:(1)能采用較高的殼聚糖濃度進行降解反應;(2)能減少H2O2的用量;(3)能在較低的溫度進行,減少了能量消耗;(4)由于降解反應在較低溫度進行,產物白度令人滿意;(5)大大加快了降解反應的速度。在30C,采用降解體系為4%的殼聚糖的5%乙酸溶液,加入H22與糖單元摩爾比為1.0,進行超聲波輔助降解40min60min可獲得滿意的結果。

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