论文部分内容阅读
直链糊精是由葡萄糖单元通过α-1,4-糖苷键连接而成的线性聚合物。目前,直链糊精主要通过酶法合成与酶法水解两类方法制备而成,这些方法在合成或降解过程中难以控制直链糊精的聚合度,导致所得直链糊精分子量大小不均一,分布较广,从而限制了与其相关的基础研究及应用。因此,对直链糊精分级从而获得分子量分布窄的直链糊精具有重要意义,然而,关于直链糊精分级的研究罕见报道。因此,本研究一方面着重于对直链糊精进行分级,建立高效分级直链糊精的方法;另一方面,基于分级所得分布窄的直链糊精,本文研究了不同分子量直链糊精相关的结构与性质,主要结论如下:首先,基于乙醇沉淀直链糊精的规律,本文采用乙醇逐步沉淀法分级直链糊精,并以平均多分散性(Average Molecular-weight Dispersity,DMa)为评价指标表征分级效果。结果表明,直链糊精溶液初始浓度、体系初始pH以及盐对分级过程具有显著影响。直链糊精溶液初始浓度越高,乙醇沉淀分级所得直链糊精回收率越高;以DMa为评价指标,当直链糊精溶液浓度为2.0%时,分级效果最佳。此外,与中性条件相比,酸性及碱性条件下直链糊精的回收率降低,然而,乙醇逐步沉淀法在酸性、中性及碱性条件下均得到了分子量分布窄的直链糊精,表明该分级方法在酸性、中性及碱性条件下均适用;当pH为4.01时,分级效果最佳。当直链糊精溶液中含有盐(KCl)时,随着乙醇的逐步添加,盐会伴随直链糊精一同沉淀析出,不利于分级过程,并且盐浓度越高,影响越显著。乙醇逐步沉淀法虽然可以有效分级直链糊精获得分子量分布窄的糊精,然而在操作过程中须严格控制乙醇的添加速率,存在操作繁琐、耗时长等缺点,为避免乙醇逐步沉淀法的缺陷,本文研究了乙醇溶液对直链糊精的溶解规律,在此基础之上,建立了乙醇溶液逐步溶解分级直链糊精的新方法,并探讨了直链糊精与乙醇溶液固液比、pH以及盐对分级过程的影响。结果表明,直链糊精与乙醇溶液固液比愈大,直链糊精回收率愈高。以DMa为评价指标,当固液比为1:100时,分级效果最佳;此外,该分级方法在酸性、中性及碱性环境下同样均适宜直链糊精分级,当pH为6.00时,分级效果最佳。综上所述,乙醇溶液逐步溶解法是一种有效分级获得分子量分布窄的直链糊精方法,且操作简单,成本低,较乙醇逐步沉淀法更具优势,为工业大量分级制备直链糊精提供新思路。然而,盐的存在同样不利于直链糊精分级,盐浓度愈高,影响愈显著。此外,采用乙醇溶液逐步溶解法大量分级直链糊精,获得5组分子量不同的直链糊精,分别命名为F2:1、F1:1、F1:2、F1:5和>F1:5,其重均分子量(MW)分别为1640 Da、2840 Da、3122 Da、3649 Da和4393 Da,多分散性系数(DM)分别为1.350、1.402、1.028、1.061和1.575。在与碘显色反应中,分子量不同,与碘反应呈现的颜色不同,对应的最大吸收波长(λmax)不同。F2:1的分子量最小,不能与碘发生颜色反应,F1:1、F1:2、F1:5和>F1:5的λmax分别为503nm、532nm、539nm和553nm,表明直链糊精分子量越大,与碘显色能力越强。此外,MW为1640 Da和2840 Da的直链糊精,即F2:1和F1:1,没有形成晶体结构,而F1:2、F1:5和>F1:5形成的结晶度分别为2.5%、2.7%和9.8%,上述结果表明,当直链糊精分子量达到一定程度时才可形成结晶,且分子量越大,结晶能力越强。扫描电镜分析表明,分子量较小的组分F2:1和F1:1形貌为片状结构,而分子量较大的组分F1:2、F1:5和>F1:5形貌为圆形颗粒或不规则块状结构。此外,随着分子量的增大,直链糊精热稳定性增强。