麸质阿拉伯木聚糖的改性及应用

论文摘要

本文从谷物麸皮中采用碱-过氧化氢法提取碱可溶性非淀粉类多糖（AS-NSP）。采用气相色谱法对玉米麸皮AS-NSP单糖组分进行分析,其中阿拉伯木聚糖（AX）含量高达89.13%,阿拉伯糖与木糖比（A/X）为0.667。采用凝胶渗透色谱法测得玉米麸皮AX相对分子量M为5.72×105g/mol,静态光散射法测得其重均分子量Mw为2.25×106g/mol。采用溴代正丁烷、溴代十二烷、溴代十六烷作醚化剂,对玉米麸皮AX进行醚化疏水改性,用红外图谱和1H-NMR图谱对烷基化改性产物Cn-AX进行结构表征。用静态光散射法测定其分子量,结果表明,摩尔比为1:1、反应温度为50℃、反应时间为3h条件下制备的产物C12-AX接入烷基碳链数目较多,木聚糖主链降解较少,分子量较高。醚化改性使产物疏水性增加,接入碳链越长,疏水性越强。用滴外形测表面张力法测得改性产物C12-AX在25℃下可降低水的表面张力至63.48mN/m。C12-AX的疏水碳链有逃离水相的趋势,在溶液表面有序排列,降低表面张力。用荧光分子探针法测得C12-AX水溶液随浓度增加,逐渐发生分子间疏水缔合,当浓度达到0.08mg/ml时,即为C12-AX疏水链的临界缔合浓度（CAC）。动态光散射法测得随C12-AX水溶液浓度增加,分子缔合成的球形胶束粒径逐渐增大。用流变仪测定Cn-AX水溶液粘度,结果表明当C12-AX水溶液浓度达到3.0%（w/w）时,分子间形成疏水聚集数增多,大分子间相互渗透,易缠结成网络,导致溶液粘度显著上升。加热升温高分子热运动加剧可破坏分子间作用力使水溶液粘度迅速降低,但冷却后仍恢复至室温粘度。接入AX的烷基化试剂碳链越长,产物水溶液粘度越大,C16-AX水溶液浓度在6.0%（w/w）时呈凝胶状。摩尔比为1:1、反应温度为50℃、反应时间为3h条件下制备的C12-AX接入烷基碳链数目较多,木聚糖主链降解较少,水溶液粘度较高。通过制备一系列乳液,比较乳化剂种类、加入量及油水比例对乳化性能的影响。结果表明玉米麸皮AX依靠其木聚糖主链上的亲水性羟基,以多点式吸附在油水界面上,具有一定乳化能力。醚化产物Cn-AX分子间缔合成的疏水微区使其乳化能力较AX有所提高,制备的乳液粒径较小,稳定性较好。产物Cn-AX碳链长度增加,疏水聚集区面积增大,能有效阻隔油滴间发生碰撞,防止水相靠近油滴,增强乳化能力和乳液稳定性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 半纤维素
• 1.2 谷物中的半纤维素阿拉伯木聚糖
• 1.3 谷物阿拉伯木聚糖的结构
• 1.4 谷物阿拉伯木聚糖的理化性质
• 1.5 玉米麸质阿拉伯木聚糖
• 1.6 麸质阿拉伯木聚糖的提取
• 1.7 半纤维素的改性及应用
• 1.7.1 酯化改性
• 1.7.2 醚化改性
• 1.8 立题依据及研究内容
• 1.8.1 研究背景及立题依据
• 1.8.2 研究内容概述
• 第二章 麸质阿拉伯木聚糖的提取
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器及设备
• 2.2.3 提取麸质阿拉伯木聚糖
• 2.2.4 单糖组成分析
• 2.2.5 分子量分布测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 不同谷物麸皮中的阿拉伯木聚糖
• 2.3.2 玉米麸皮阿拉伯木聚糖的单糖组分分析
• 2.3.3 玉米麸皮阿拉伯木聚糖的分子量分布
• 2.4 本章小结
• 第三章 醚化改性阿拉伯木聚糖
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器及设备
• 3.2.3 烷基化阿拉伯木聚糖的制备
• 3.2.4 红外光谱分析
• 3.2.5 核磁氢谱分析
• 3.2.6 元素分析
• 3.2.7 静态激光光散射法测定分子量
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 红外光谱分析
• 3.3.2 核磁氢谱分析
• 3.3.3 元素分析及取代度计算
• 3.3.4 反应条件对产物分子量的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 改性阿拉伯木聚糖的溶液性质研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 实验仪器及设备
• 4.2.3 溶液表面张力的测定
• 4.2.4 荧光芘探针光谱法测定临界胶束聚集态
• 4.2.5 动态激光光散射法测定胶束粒径
• 4.2.6 透射电子显微镜
• 4.2.7 溶液粘度测定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 溶液表面张力的测定
• 4.3.2 产物溶液临界胶束缔合浓度
• 4.3.3 产物溶液胶束粒径
• 4.3.4 反应条件对产物胶束流体动力学半径的影响
• 4.3.5 产物溶液缔合胶束形态
• 4.3.6 改性产物溶液粘度
• 4.3.7 反应条件对改性产物溶液粘度的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 改性阿拉伯木聚糖的乳化性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验试剂
• 5.2.2 实验仪器及设备
• 5.2.3 乳液制备
• 5.2.4 评价乳液稳定性
• 5.2.5 光学显微镜计算乳液液滴粒径
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 乳化剂类型与加入量对乳液的影响
• 5.3.2 乳化剂及油水比例对乳液的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录:攻读硕士期间发表的论文