植物多糖的冷电弧—光催化脱色工艺及抗氧化性研究

论文摘要

根据介质阻挡放电（DBD）产生冷电弧（NTP）的原理，设计制作了冷电弧反应器，并应用于龙眼多糖的脱色研究。利用冷电弧中的紫外线能激发光催化剂产生自由基的原理，将负载有TiO2光催化剂的氧化铝颗粒置于冷电弧反应器内，整合成冷电弧-光催化反应器，应用于荔枝多糖的脱色研究。以Vc为对照研究了龙眼多糖和荔枝多糖的抗氧化性,检测了经冷电弧-光催化技术脱色后的多糖的抗氧化性。以浓度为40.0mg/mL的龙眼多糖为处理物系，研究不同的空气相对湿度对冷电弧作用的影响。实验结果表明：随着空气相对湿度的增加，龙眼多糖的脱色率逐渐下降而糖保留率逐步上升，即冷电弧作用与空气相对湿度呈负相关性。综合考虑脱色率和糖保留率，选择空气相对湿度50.0%为最佳条件。采用冷电弧反应器进行脱色研究，以浓度为40.0mg/mL的龙眼多糖为处理物系。在单因素实验基础上，利用二次回归正交旋转组合设计进行优化。得到回归方程：Y=55.04+1.61Z+0.73Z0.091Z0.039Z21231实验结果表明：冷电弧反应器对龙眼多糖脱色效果显著，最优工艺条件为：流量30.0mL/min、电压21.0kv和处理时间20.6min。此条件下龙眼多糖的脱色率为80.5%，糖保留率为87.6%。在冷电弧-光催化反应器中利用二次回归正交旋转组合设计对荔枝多糖进行脱色研究，得到回归方程：Y=25.86+0.36Z+2.03Z+0.62Z+1.35X0.02Z20.05Z30.006Z20.02Z212341234实验结果表明：氧化铝填充率18.1%、电压21.6kv、多糖质量浓度50.0mg/mL和处理时间33.8min为最优工艺条件。此条件下荔枝多糖脱色率91.2%，糖保留率87.4%。抗氧化性实验结果表明：龙眼多糖和荔枝多糖具有一定的抗氧化性，与Vc相比，清除羟自由基能力分别相当于Vc的15.5%和9.1%，还原能力分别相当于Vc的9.1%和8.5%，清除超氧阴离子自由基能力很弱，分别相当于Vc的0.5%和0.4%。经冷电弧-光催化脱色后多糖抗氧化性下降20%～40%。冷电弧-光催化技术具有操作过程简单、无二次污染和高效快速脱色等优点，在植物多糖脱色领域具有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 多糖概述
• 1.1.2 龙眼和荔枝简介
• 1.1.3 本课题所用技术背景
• 1.2 多糖脱色技术研究进展
• 1.2.1 吸附脱色技术
• 1.2.1.1 活性炭脱色技术
• 1.2.1.2 氧化铝脱色技术
• 1.2.1.3 树脂脱色技术
• 1.2.2 氧化脱色技术
• 1.2.2.1 H2O2脱色技术
• 1.2.2.2 臭氧脱色技术
• 1.2.3 近几年新发展的脱色技术
• 1.2.3.1 反胶束脱色技术
• 1.2.3.2 光催化-臭氧集成脱色技术
• 1.2.3.3 冷电弧-光催化脱色技术
• 1.3 冷电弧技术
• 1.3.1 冷电弧概述
• 1.3.2 冷电弧技术研究进展
• 1.4 冷电弧-光催化技术
• 1.4.1 光催化概述
• 1.4.2 光催化原理
• 1.4.3 冷电弧-光催化技术研究进展
• 1.5 课题研究意义、来源和创新点
• 1.5.1 研究意义
• 1.5.2 课题来源
• 1.5.3 课题创新点
• 第2章 材料与方法
• 2.1 仪器设备与材料试剂
• 2.1.1 仪器设备
• 2.1.2 材料和试剂
• 2.2 反应器的设计制作
• 2.2.1 冷电弧反应器的设计
• 2.2.2 冷电弧-光催化反应器的设计
• 2.2.3 反应器的制作过程
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 实验流程
• 2.3.2 光催化剂 TiO2的负载
• 2.3.3 多糖的制备
• 2.3.4 多糖脱色率的测定
• 2.3.5 多糖糖保留率的测定
• 2.3.5.1 蒽酮硫酸比色法
• 2.3.5.2 糖保留率的计算
• 2.3.6 脱色实验因素的选择和实验条件的控制
• 2.3.7 多糖抗氧化性的测定方法
• 2.3.7.1 多糖清除超氧阴离子（O．2-）能力的测定方法
• 2.3.7.2 多糖清除羟自由基（·OH）能力的测定方法
• 2.3.7.3 多糖还原能力的测定方法
• 2.3.7.4 多糖螯合金属能力的测定方法
• 2.3.8 数据处理与分析
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 葡萄糖标准曲线的制作
• 3.2 空气相对湿度对冷电弧作用影响的研究
• 3.3 冷电弧脱色技术研究
• 3.3.1 不同流量对龙眼多糖脱色效果的影响
• 3.3.2 不同电压对龙眼多糖脱色效果的影响
• 3.3.3 不同处理时间对龙眼多糖脱色效果的影响
• 3.3.4 二次回归正交旋转组合设计确定最佳脱色工艺条件
• 3.3.4.1 二次回归正交旋转组合设计
• 3.3.4.2 二次回归正交旋转组合设计结构矩阵及计算
• 3.3.4.3 回归方程及回归系数的检验
• 3.3.4.4 响应曲面的分析与优化
• 3.3.4.5 零水平重复实验
• 3.3.4.6 最佳工艺条件的确定
• 3.3.5 冷电弧作用的脱色机理
• 3.3.6 小结
• 3.4 双指标实验设计指标权重影响的讨论
• 3.5 冷电弧-光催化脱色技术的研究
• 3.5.1 氧化铝填充率对荔枝多糖脱色效果的影响
• 3.5.2 电压对荔枝多糖脱色效果的影响
• 3.5.3 多糖浓度对荔枝多糖脱色效果的影响
• 3.5.4 处理时间对荔枝多糖脱色效果的影响
• 3.5.5 二次回归正交旋转组合设计确定最佳脱色工艺条件
• 3.5.5.1 二次回归正交旋转组合设计
• 3.5.5.2 二次回归正交旋转组合设计结构矩阵及计算
• 3.5.5.3 回归方程及回归系数的检验
• 3.5.5.4 响应曲面的分析与优化
• 3.5.5.5 零水平重复实验
• 3.5.5.6 最佳工艺条件的确定
• 3.5.6 冷电弧-光催化技术的脱色机理分析
• 3.5.7 小结
• 3.6 多糖抗氧化性的研究
• 3.6.1 多糖清除超氧阴离子（O-．2）能力的测定
• 3.6.2 多糖清除羟自由基（·OH）能力的测定
• 3.6.3 多糖还原能力的测定
• 3.6.4 多糖螯合金属能力的测定
• 3.6.5 多糖抗氧化机理的探讨
• 3.6.6 小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 龙眼多糖的二次回归正交旋转组合设计表
• 附录 B 双指标非等权重影响的计算过程
• B.1 脱色率权重 100%
• B.2 脱色率权重 80%糖保留率权重 20%
• B.3 脱色率权重 60%糖保留率权重 40%
• B.4 脱色率权重 20%糖保留率权重 80%
• B.5 拟合方程
• 附录 C 荔枝多糖的二次回归正交旋转组合设计表
• 个人简历