水溶性壳聚糖的制备及表征

1、水溶性壳聚糖的制备及表征    水溶性壳聚糖的制备及表征摘要壳聚糖(CMC)是甲壳素脱乙酰基的产物，由于独特的生物活性和生理功能，近年来己引起众多领域的关注。但是，壳聚糖不溶于水，这使壳聚糖的应用受到极大限制。其水溶性衍生物因具有更好的性能而逐渐成为人们研究的热点，（注：摘要中主要包括研究背景、研究的方法、得到的结果、重要结论）关键词：壳聚糖；水溶性；制备PreparationandCharacterizationofWater-SolubleChitosanAbstractChitosanisthedeacetylatedderivativeofchi

2、tin.Ithasreceivedmuchattentioninmanyfieldsduetothedistinctphysiologicactivitiesandpotentialfunctions.Keywords:chitosan;water-soluble;preparation目录（应为自动生成的）摘要 IAbstract II第1章绪论 11.1课题背景 11.2羧甲基壳聚糖研究进展 11.3羧甲基壳聚糖的性能与应用 错误！未定义书签。1.3.1在生活日用品方面的应用 错误！未定义书签。1.3.2在农业上应用&#

3、160;错误！未定义书签。1.3.3在食品工业上应用 错误！未定义书签。1.3.4在环保方面的应用 错误！未定义书签。1.3.5在医药上的应用 错误！未定义书签。1.3.6 用途 错误！未定义书签。1.4羧甲基壳聚糖的性能参数 错误！未定义书签。1.4.1取代位置 错误！未定义书签。1.4.2取代度（DS） 错误！未定义书签。1.4.3脱乙酰度 错误！未定义书签。1.5本课题研究的目的和内容 11.5.1研究的目的 11.5.2研究的内容 1第2章实验方案及实验体系的确定 2

4、2.1羧甲基壳聚糖制备反应原理 22.2壳聚糖制备方法确定 错误！未定义书签。2.2.1传统法制备壳聚糖生产工艺 错误！未定义书签。2.2.2“一步法”制备壳聚糖生产工艺 错误！未定义书签。2.2.3制备方法的选择 错误！未定义书签。2.3羧甲基壳聚糖制备方法确定 错误！未定义书签。2.3.1N-羧甲基壳聚糖（N-CMC）的制备 错误！未定义书签。2.3.2N,O-羧甲基壳聚糖(N,O-CMC)的制备 错误！未定义书签。2.3.3O-羧甲基壳聚糖（O-CMC）的制备 错误！未定义书签。2.3.4制备方法的

5、选择 错误！未定义书签。2.4最佳工艺路线的确定 错误！未定义书签。2.4.1NaOH用量对羧甲基化反应影响实验设计 错误！未定义书签。2.4.2氯乙酸用量对羧甲基化反应影响实验设计 错误！未定义书签。2.4.3反应温度对羧甲基化反应影响实验设计 错误！未定义书签。2.4.4反应时间对羧甲基化反应影响实验设计 错误！未定义书签。2.5结构分析 错误！未定义书签。2.5.1红外测定 错误！未定义书签。2.5.2壳聚糖脱乙酰度的测定方案与计算方法确定 错误！未定义书签。2.5.3CMC取代度（DS）测定与计算

6、 错误！未定义书签。2.5.4CMC水溶性的测定方法确定 错误！未定义书签。2.5.5CMC粘度测定方法确定 错误！未定义书签。2.6产率计算 22.7本章小结 2第3章羧甲基壳聚糖的制备及工艺路线的研究 33.1实验试剂与仪器 33.1.1实验仪器 33.1.2实验试剂 33.2壳聚糖的制备及脱乙酰度的计算 错误！未定义书签。3.3羧甲基壳聚糖的制备 错误！未定义书签。3.4最佳制备工艺路线确定 错误！未定义书签。3.4.1NaOH用量对羧甲基化反应影响 错误！未

7、定义书签。3.4.2氯乙酸用量对羧甲基化反应影响 错误！未定义书签。3.4.3反应温度对羧甲基化反应影响 错误！未定义书签。3.4.4反应时间对羧甲基化反应影响 错误！未定义书签。3.5本章小结 错误！未定义书签。第4章羧甲基壳聚糖理化指标影响因素研究 44.1最佳制备工艺条件对理化指标影响 错误！未定义书签。4.1.1NaOH用量对羧甲基壳聚糖理化指标影响分析 错误！未定义书签。4.1.2氯乙酸用量对羧甲基壳聚糖理化指标影响分析 错误！未定义书签。4.1.3反应温度对羧甲基壳聚糖理化指标影响分析 44.

8、1.4反应时间对羧甲基壳聚糖理化指标影响分析 错误！未定义书签。4.2最佳工艺条件下羧甲基壳聚糖制备及结果测定 错误！未定义书签。4.2.1最佳工艺路线产品产率计算 错误！未定义书签。4.2.2红外光谱测定 54.2.3最佳工艺路线产品取代度测定与计算结果 错误！未定义书签。4.2.4最佳工艺路线产品粘度测定结果 错误！未定义书签。4.2.5最佳工艺路线产品溶解度测定结果 错误！未定义书签。4.3本章小结 错误！未定义书签。结论 7致谢 8参考文献 9附录A 9附录B

9、0;11第1章绪论1.1课题背景甲壳素(chitin)是地球上仅次于纤维素的第二大生物多糖，广泛存在于节肢动物、软体动物、环节动物、原生动物、腔肠动物、海藻、真菌、动物的关节和蹄等的坚硬部分及蝉蛹壳等中。甲壳素分子结构单元如图1-1所示1。图1-1甲壳素分子结构单元图1.2羧甲基壳聚糖研究进展1.3本课题研究的目的和内容1.3.1研究的目的1.3.2研究的内容第2章实验方案及实验体系的确定2.1羧甲基壳聚糖制备反应原理由于反应是在NaOH的强碱条件下进行，而其固相外的溶液中往往会滞留着大量的ClCH2COONa和NaOH，因此溶液中还存在以下副反应,见式2-1和式2-21：(2-1)(2-2)

10、2.2产率计算产率计算公式见式2-6：(2-6)  式中：P 产率，%；W1 羧甲基壳聚糖的产量，克；W2 羧甲基壳聚糖的理论产值，克。2.3本章小结为增加壳聚糖的水溶性，本实验设计引进羧甲基对壳聚糖进行修饰的方法和对其结构进行表征的手段。主要内容如下：1. 本论文采用传统法制备壳聚糖。由于壳聚糖脱乙酰度的高低直接影响到产物取代度的高低，因此需对壳聚糖脱乙酰度进行测定，论文采用碱量滴定法进行脱乙酰度的测定。2. 反应过程中NaOH用量、氯乙酸用量、时间、温度等对最终产品的色泽、取代度、结构等也将会产生影响。通过四个影响因素实

11、验，确定出最佳反应条件。3. 对在最佳工艺条件下制备的羧甲基壳聚糖进行红外表征来判断是否引入了羧甲基，并对其理化性质进行测定。第3章。的研究3.1实验试剂与仪器3.1.1实验仪器实验所用仪器见表3-1。（论文中的表格一律不画左右端线。图表中所涉及到的单位一律不加圆括号，用逗号“，”与量值隔开。第1、2和最后1条横线共三条线较粗，选择1磅，其余线选择1/4磅）。表3-1实验所用仪器一览表仪器名称 生产厂家可控硅恒温水浴锅 上海锦屏仪器仪表有限公司NDS9S数显粘度计 上海精密科学仪器有限公司KDM型调温电热套 山东郢城华鲁电热仪器有限公司JB90

12、D型强力电动搅拌机 南汇慧明仪器厂制造红外光谱仪 天津市科学设备仪器厂GZX9070MBE电热恒温鼓风干燥箱 上海博迅实业有限公司医疗设备厂SHB3循环水多用真空泵 郑州杜甫仪器厂第4章羧甲基壳聚糖理化指标影响因素研究4.1.1反应温度对羧甲基壳聚糖理化指标影响分析温度对羧甲基化反应产品粘度和取代度影响，如图4-3所示。  由图4-3可知，随着温度的增高，取代度呈先增大后减小的趋势，当温度在60附近时取代度达到最大值。由粘度变化曲线可知，粘度随温度变化呈现出先增大后减小的趋势，在温度为60时粘度达到最大值。综上可知，最佳温度约为60。

13、这是因为随着温度升高，反应活性增大，但是当温度达到最佳值后再增加温度，会加剧副反应的发生，而且温度升高会使生成的羧甲基壳聚糖分子链断裂，体系中异丙醇也会大量蒸发，不利于反应进行。图4-3温度对羧甲基化反应产品取代度和粘度影响（注意：图要求统一用Origin.exe软件作图）图4-4碱煮时间对壳聚糖脱乙酰度的影响4.1.2红外光谱测定对壳聚糖与最佳条件制备的羧甲基壳聚糖进行红外光谱测定，测定结果分别见图4-5与图4-6。由图4-5可以看出，壳聚糖存在3447.62cm-1处的OH吸收峰和1654.48cm-1处的NH2吸收峰，这是壳聚糖的2个特征峰。由图4-6可以看出，同样存在3440.32cm

14、-1处的OH吸收峰和1598.55cm-1处的NH2吸收峰,但OH吸收峰的宽度较之上图明显变窄，这是由于壳聚糖C6位上的OH发生了醚化反应，-OH减少而引起的，另外还存在1059.71cm-1处的C-O-C基团的吸收峰，这是羧甲基壳聚糖的特征峰，进一步证明壳聚糖发生了醚化反应。此外，羧甲基壳聚糖在1419.22cm-1处和1326.60cm-1处存在着两个吸收峰，它们是羧基的C-O仲缩振动和羟基的面内变形偶合振动吸收峰。而壳聚糖的红外光谱中未见这两个吸收峰，这也充分说明壳聚糖改性后在其单体上引入了羧基。综上可知，壳聚糖与氯乙酸反应引入了羧甲基，并且产物为O-羧甲基壳聚糖。图4-5壳聚糖红外光谱

15、图根据单因素所确定的最佳工艺条件基础制得产品，将产品2.0g溶于200ml蒸馏水，通过粘度计进行重复测定,记录所得粘度数据，见表4-2。表4-2最佳工艺路线产品粘度结果实验序号 粘度，mPa.s1 52 5由表4-2可知，所测粘度值与单因素实验所得产品粘度最大值4.9mPa.s相比较大，由此可知最佳工艺条件制备的羧甲基壳聚糖较好。结论以壳聚糖、氯乙酸为主要原料合成水溶性较好的羧甲基壳聚糖，并通过单因素实验确定了羧甲基壳聚糖制备最佳工艺路线，优化了产品质量，具有良好的工业前景。本文通过醚化引入羧甲基制得羧甲基壳聚糖，使得壳聚糖的水溶性得到很好的改善，扩大了其应用范围

16、。具体研究结论如下：1。2。致谢本论文的完成在的悉心指导下完成参考文献1 唐振兴,钱俊青.羧甲基壳聚糖制备工艺的研究.化工技术与开发,2004,33(2):482 张宝忠.水溶性羧甲基壳聚糖的制备、性能及其应用.武汉大学硕士学位论文,2005:173 师素云,薛启汉,陈游等.羧甲基壳聚糖对玉米幼苗氮代谢有关酶活性的影响.中国农业大学学报,1997,2(5):7073（作者为3人以上时要写出三人名字再加“等”）4 N.Benhemou,P.JLafontaine,M.Nicole.Inductionofsystemresistancetofusar-ium

17、crownandrotintomatoplantsbyseedtreatmentwithchitosan.phytopath-ology.1994,84(12):14321444（刊物标注法）5 蒋挺大.甲壳素.北京:中国环境科学出版社,1996,50-82（书籍标注法）6Niwa,M.（名在前）Suzuki(姓在后)andK.Kimura(姓).ElectricalShockAbsorberforDockingSystemSpace.IEEEInternationalWorkshoponIntelligentMotionControl,BogaziciUniversity,1990

18、,Istenbul:8258307吴葳，洪炳熔自由浮游空间机器人捕捉目标的运动规划研究中国第五届机器人学术会议论文集，哈尔滨，1997：7580（会议论文标注法）附录A甲壳素和壳聚糖：来自海洋甲壳类动物的功能性生物大分子摘要甲壳素和壳聚糖是一种典型的海洋多糖，同时也是一种丰富的生物质资源。由于他们所具有的独特的生物和理化性质，得到了越来越多的关注。要充分探讨它们的高潜力，这些专业的生物大分子的基础和应用研究现正广泛。本文研究回顾了甲壳素和壳聚糖的基本功能因素，例如：制备甲壳素和壳聚糖，结晶学，N乙酰化程度，和一些性质。在继讨论之后的最近化学进展情况是把重点放在元素改性的反应，包括酰化、烷基化、席夫碱的形成和还原烷基化、羧甲基化、N-邻苯二甲酰化、对甲苯磺酰化、季铵盐的生成、硫酸化和硫醚化。关键词甲壳素，多糖，海洋生物大分子，生物质资源第1章 引言有很多种多糖以广泛的结构和形式出现在自然界，它们中的大多数被