环糊精测定方法及其制备工艺对产物组成影响的研究

论文摘要

环糊精（简称CD）是一类极其重要的化合物,在工业上有广泛的应用,在科学上有极为重要的研究价值。本论文就CD的定量测定方法,制备工艺条件及淀粉预处理方式对其生产制备的影响等方面进行了系统的研究,采用无溶剂法制备CD,试图通过改变制备条件,得出影响产物组成的规律。论文首先采用分光光度法进一步完善了α-、γ- CD的测定方法,得到了两种CD在浓度为0～0.3 g/L范围内准确高效的测定条件。α-CD的测定条件为:λ为507 nm,pH为1.6,温度为16℃,甲基橙浓度为0.1 mmol/L。γ- CD的测定条件为:λ为640 nm,pH为4.1,温度为室温,溴甲酚绿浓度为5 mmol/L。在这两种条件下分别测定α-、γ- CD,准确度高,重复性好。通过等摩尔连续变化法、热力学法、核磁共振技术、分子模拟手段和红外光谱法等各种方法对γ- CD与溴甲酚绿（简称BCG）的相互作用进行研究,明确了分光光度法测定γ-CD的原理:指示剂BCG的发色抑制基团被γ-CD包合使得BCG吸收峰增强,从而出现增色效应。这为γ-CD的测定方法提供了理论基础。以葡萄糖值（简称DE值）为5的玉米麦芽糊精为底物,通过单因素实验,得出了pH、温度、底物浓度、反应时间、加酶量等反应条件对CD制备的影响规律,发现当底物浓度为250 g/L、加酶量为4 U /g、CaCl2的浓度为40 mmol/L时三种CD的产率均较高,产物组成比例变化不大,而pH、反应时间对CD制备的影响效果规律不一。通过响应面实验对pH、温度、反应时间三个因素作进一步分析,得出了各CD制备的最佳工艺条件,分别为:α-CD:pH为7.5,温度为65℃,反应时间为3 h;β-CD:pH为8.5,温度为65℃,反应时间为12 h;γ-CD:pH为7.0,温度为65℃,反应时间为24 h。采用不同种类的淀粉用于CD制备的研究发现:在玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉和蜡质玉米淀粉这四种淀粉中,以木薯淀粉为原料制备CD时总产率最高,且以不同的淀粉为原料得到的产物组成不同。采用酶解、酸解、氧化三种不同的方式对木薯淀粉进行预处理,然后再用于CD的制备,比较了不同的预处理方式对CD制备的影响,得出:在这三种预处理方式中,淀粉酶解后再用于制备其CD总产率最高。对采用有机溶剂法（环己烷）制备分离β-CD后得到的母液组成成分进行了分析,确定其中总糖含量达到84%,α-、β-、γ-CD的含量分别为:1.36%、24.72%、0.25%,比例为5:94:1,即β-CD仍占绝对主导。而非有机溶剂法生产得到的CD,α-、β-、γ-CD的比例为16:74:10。这表明有机溶剂对CD组成的影响十分明显,环己烷在提高β-CD产率的同时,也抑制了α-、γ-CD的生成。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 环糊精的简介
• 1.1.1 环糊精的结构
• 1.1.2 环糊精的性质
• 1.1.3 环糊精的用途
• 1.2 环糊精的制备
• 1.2.1 国内外制备概况
• 1.2.2 环糊精含量的测定
• 1.2.3 环糊精的制备工艺
• 1.2.4 影响环糊精制备的因素
• 1.3 立题依据和意义
• 1.4 本课题的研究内容
• 第二章 环糊精的测定及其与指示剂相互作用的研究
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 主要材料
• 2.2.2 主要仪器
• 2.2.3 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 α-环糊精的测定
• 2.3.2 γ-环糊精的测定
• 2.3.3 γ-环糊精与溴甲酚绿包合作用的研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 环糊精制备工艺条件的研究
• 3.1 前言
• 3.2 材料与仪器
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 主要仪器设备
• 3.3 主要方法
• 3.3.1 环糊精的测定
• 3.3.2 环糊精葡萄糖基转移酶酶活的测定
• 3.3.3 单因素实验
• 3.3.4 响应面实验
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 环糊精葡萄糖基转移酶酶活的测定
• 3.4.2 反应体系pH 值对环糊精制备的影响
• 3.4.3 反应体系的温度对环糊精制备的影响
• 3.4.4 反应体系酶量对环糊精制备的影响
• 3.4.5 反应体系淀粉浓度对环糊精制备的影响
• 3.4.6 反应时间对环糊精制备的影响
• 2 对环糊精制备的影响'>3.4.7 CaCl₂对环糊精制备的影响
• 3.4.8 乙醇对环糊精制备的影响
• 3.4.9 制备条件的响应面分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 底物的预处理方式对环糊精制备影响的研究
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 淀粉种类的选择
• 4.3.2 淀粉不同的预处理方式
• 4.3.3 环糊精的制备
• 4.3.4 反应结果的测定
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 淀粉种类对环糊精制备的影响
• 4.4.2 酶解程度对环糊精制备的影响
• 4.4.3 酸解程度对环糊精制备的影响
• 4.4.4 氧化程度对环糊精制备的影响
• 4.4.5 不同的降解方式对环糊精制备的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 有机溶剂法制备β-环糊精后母液分析
• 5.1 前言
• 5.2 材料与仪器
• 5.2.1 主要原料与试剂
• 5.2.2 主要仪器设备
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 有机溶剂法选择性制备β-环糊精
• 5.3.2 分离β-环糊精后母液成分分析
• 5.3.3 环糊精含量的测定
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 β-环糊精产率的测定
• 5.4.2 分离β-环糊精后母液成分分析结果
• 5.4.3 脱色工艺条件的确定
• 5.4.4 母液样品中环糊精含量的测定
• 5.5 本章小结
• 主要结论
• 问题与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文