一種皂莢多糖膠的微水固相改性方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及生物質(zhì)精細(xì)化工領(lǐng)域，具體提供了一種皂莢多糖膠的微水固相改性方法，其先將阜莢多糖膠片在含有過(guò)氧化氫的堿性水溶液中水合，再經(jīng)過(guò)擠壓、干燥、制粉工藝，獲得皂莢多糖膠改性產(chǎn)品，使皂莢多糖膠改性產(chǎn)品的附加值得到大幅度提升。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種皂莢多糖膠的微水固相改性方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物質(zhì)精細(xì)化工領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種皂莢多糖膠的微水固相改 性方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 植物多糖膠是由甘露糖、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖等單糖和其相應(yīng)的糖醛 酸按一定比例組成的天然高分子，具有較好的粘性，能與水結(jié)合形成膠體溶液，分子量介于 5萬(wàn)?50萬(wàn)之間。植物多糖膠尤其是半乳甘露聚糖具有一般多糖的功能特性，同時(shí)又因其 獨(dú)特的流變性質(zhì)被廣泛用作增稠劑、穩(wěn)定劑、膠凝劑、絮凝劑等應(yīng)用于食品醫(yī)藥、石油鉆采、 紙漿造紙、兵工炸藥等行業(yè)。我國(guó)目前年進(jìn)口量約10萬(wàn)噸，對(duì)植物多糖膠的需求量年遞增 10%以上。
[0003] 阜莢（Gleditisia sinensis Lam.)豆科阜莢屬，其根系發(fā)達(dá)，結(jié)實(shí)好，具有固氮性 能，我國(guó)北京、河北、陜西等有野生皂莢林，目前這些地區(qū)又發(fā)展了人工皂莢林，種植面積已 超過(guò)30萬(wàn)畝。皂莢根系發(fā)達(dá)，耐旱，耐熱，抗寒，抗污染，抗逆性強(qiáng)，能較好地改良土壤，是營(yíng) 造城市景觀林、水土保持林、防風(fēng)固沙林的優(yōu)良生態(tài)樹(shù)種。皂莢種子中含有豐富的多糖膠。
[0004] 國(guó)內(nèi)外關(guān)于植物多糖的研究主要集中在一般中低分子量植物多糖以及淀粉、纖維 素等高分子多糖結(jié)構(gòu)表征和改性的理論與應(yīng)用研究工作上，而有關(guān)皂莢多糖膠改性研究報(bào) 道極少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種符合綠色化學(xué)理念的 微水固相法，對(duì)皂莢多糖膠進(jìn)行氧化改性，使皂莢多糖膠改性產(chǎn)品的附加值得到大幅度提 升。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種皂莢多糖膠的微水固相改性方法，所述方 法具體包括如下步驟：
[0007] 1)水合：將皂莢多糖膠片在含有過(guò)氧化氫的堿性水溶液中水合；
[0008] 2)擠壓：水合后將膠片在三輥機(jī)中壓延破壁，刨片成雪花狀，然后將刨片后的膠 片轉(zhuǎn)入螺旋擠壓反應(yīng)器中進(jìn)行擠壓質(zhì)構(gòu)處理；
[0009] 3)干燥：反應(yīng)結(jié)束后，調(diào)pH值至中性，然后進(jìn)行氣流干燥；
[0010] 4)制粉：研磨粉碎耦合氣流分級(jí)，獲得過(guò)120目篩的皂莢多糖膠改性產(chǎn)品。
[0011] 進(jìn)一步地,所述步驟1)中過(guò)氧化氫水溶液中過(guò)氧化氫的濃度為3%?30%。
[0012] 優(yōu)選地，所述步驟1)中皂莢多糖膠片與過(guò)氧化氫水溶液的質(zhì)量比為1:1。
[0013] 進(jìn)一步地，所述步驟1)中過(guò)氧化氫水溶液的pH值為11。
[0014] 進(jìn)一步地，所述步驟1)中水合時(shí)間可參考現(xiàn)有技術(shù)的時(shí)間范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以理解本發(fā)明僅優(yōu)選但不局限于為15min。
[0015] 進(jìn)一步地，所述步驟2)中擠壓質(zhì)構(gòu)處理可參考現(xiàn)有技術(shù)的時(shí)間范圍的時(shí)間為lh， 溫度為60°C。
[0016] 進(jìn)一步地，所述步驟3)中反應(yīng)結(jié)束后，噴霧加入10%鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值至中性。
[0017] 本發(fā)明還提供一種利用前述改性方法制備的改性皂莢多糖膠。
[0018] 所述改性皂莢多糖膠引入親水基團(tuán)，提高溶脹速度，降低了水不溶物含量。
[0019] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0020] (1)本發(fā)明采用過(guò)氧化氫氧化劑對(duì)皂莢多糖膠改性，過(guò)氧化氫氧化反應(yīng)過(guò)程中分 解成水，無(wú)需進(jìn)一步分離反應(yīng)試劑，屬于綠色化學(xué)反應(yīng)工藝。
[0021] (2)不同過(guò)氧化氫用量可以獲得滿(mǎn)足不同行業(yè)需求的增值產(chǎn)品，低過(guò)氧化氫用 量（3% )改性皂莢多糖可以降低產(chǎn)品水不溶物含量，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性；高過(guò)氧化氫用量 (30% )改性可以獲得皂莢低聚糖，拓展產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域。
[0022] (3)在pH為9?11的水溶液中過(guò)氧化氫活性較高，可以降低過(guò)氧化氫用量，降低 改性成本。
[0023] (4)微水吸脹后的皂莢多糖膠片經(jīng)壓延破壁和擠壓質(zhì)構(gòu)處理后呈蓬松多孔雪花片 狀，比表面積大幅度增加，從而與試劑的接觸面增加，滲透容易，可解決溶劑法或干法反應(yīng) 試劑與物料接觸面小，滲透慢等缺點(diǎn)，提高反應(yīng)效率。
[0024] (5)采用微水固相法改性工藝，有效規(guī)避了皂莢多糖膠水溶液低濃度高黏度影響 反應(yīng)效率的缺陷，能量消耗低。
[0025] (6)多糖膠研磨粉碎耦合氣流分級(jí)，可以獲得粒徑相對(duì)均勻的產(chǎn)品，同時(shí)可以降低 多糖膠研磨粉碎的電能消耗。
[0026] (7)改性工藝過(guò)程簡(jiǎn)潔高效，過(guò)程綠色環(huán)保，無(wú)三廢排放。
[0027] 本發(fā)明采用微水固相反應(yīng)對(duì)皂莢多糖膠進(jìn)行改性，形成細(xì)胞的孔隙滲透，活化活 性基團(tuán)，同時(shí)也可減少副反應(yīng)，大幅降低試劑消耗。通過(guò)壓延破壁，徹底破碎包裹在多糖膠 外部的植物細(xì)胞壁，擴(kuò)大比表面積，使胞內(nèi)微粒徹底暴露；通過(guò)擠壓質(zhì)構(gòu)，使細(xì)胞亞微結(jié)構(gòu) 得到破壞，多糖得到充分暴露，有利于反應(yīng)高效進(jìn)行。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1為本發(fā)明所述一種皂莢多糖膠的微水固相改性方法的工藝流程圖。
[0029] 圖2為本發(fā)明對(duì)比例1中皂莢多糖膠、實(shí)施例2中改性皂莢多糖膠和實(shí)施例6中 改性皂莢多糖膠的紅外光譜對(duì)比圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0031] 實(shí)施例1
[0032] 按圖1所示工藝流程圖，將皂莢多糖膠片與pH為11的過(guò)氧化氫水溶液（水中過(guò) 氧化氫濃度為3% )進(jìn)行水合處理,固液質(zhì)量比為1:1。水合15min后,將完全潤(rùn)脹的膠片 在三輥機(jī)上壓延破壁刨片成雪花狀，接著在螺旋擠壓反應(yīng)器中進(jìn)行擠壓質(zhì)構(gòu)處理lh，溫度 為60°C。反應(yīng)結(jié)束后噴霧加入10%鹽酸溶液調(diào)pH值至中性，然后進(jìn)行氣流干燥，研磨粉碎 耦合氣流分級(jí)，獲得過(guò)120目篩的皂莢多糖膠改性產(chǎn)品。測(cè)得改性產(chǎn)品分子量為192萬(wàn)，羧 基取代度為〇. 07,水不溶物含量為8. 7 %。
[0033] 實(shí)施例2
[0034] 按圖1所示工藝流程圖，將皂莢多糖膠片與pH為11的過(guò)氧化氫水溶液（水中過(guò) 氧化氫濃度為10% )進(jìn)行水合處理，固液質(zhì)量比為1:1。水合15min后,將完全潤(rùn)脹的膠片 在三輥機(jī)上壓延破壁刨片成雪花狀，接著在螺旋擠壓反應(yīng)器中進(jìn)行擠壓質(zhì)構(gòu)處理lh，溫度 為60°C。反應(yīng)結(jié)束后噴霧加入10%鹽酸溶液調(diào)pH值至中性，然后進(jìn)行氣流干燥，研磨粉碎 耦合氣流分級(jí)，獲得過(guò)120目篩的皂莢多糖膠改性產(chǎn)品。測(cè)得改性產(chǎn)品分子量為8.9萬(wàn)，羧 基取代度為〇. 45,水不溶物含量為8. 5 %。
[0035] 對(duì)本實(shí)施例改性的皂莢多糖膠進(jìn)行紅外光譜檢測(cè)，譜圖如圖2中c所示。
[0036] 實(shí)施例3
[0037] 按圖1所示工藝流程圖，將皂莢多糖膠片與pH為11的過(guò)氧化氫水溶液（水中過(guò) 氧化氫濃度為15% )進(jìn)行水合處理,固液質(zhì)量比為1:1。水合15min后,將完全潤(rùn)脹的膠片 在三輥機(jī)上壓延破壁刨片成雪花狀，接著在螺旋擠壓反應(yīng)器中進(jìn)行擠壓質(zhì)構(gòu)處理lh，溫度 為60°C。反應(yīng)結(jié)束后噴霧加入10%鹽酸溶液調(diào)pH值至中性，然后進(jìn)行氣流干燥，研磨粉碎 耦合氣流分級(jí)，獲得過(guò)120目篩的皂莢多糖膠改性產(chǎn)品。測(cè)得改性產(chǎn)品分子量為7萬(wàn)，羧基 取代度為〇. 54,水不溶物含量為8. 5%。
[0038] 實(shí)施例4
[0039] 按圖1所示工藝流程圖，將皂莢多糖膠片與pH為11的過(guò)氧化氫水溶液（水中過(guò) 氧化氫濃度為20% )進(jìn)行水合處理，固液質(zhì)量比為1:1。水合15min后,將完全潤(rùn)脹的膠片 在三輥機(jī)上壓延破壁刨片成雪花狀，接著在螺旋擠壓反應(yīng)器中進(jìn)行擠壓質(zhì)構(gòu)處理lh，溫度 為60°C。反應(yīng)結(jié)束后噴霧加入10%鹽酸溶液調(diào)pH值至中性，然后進(jìn)行氣流干燥，研磨粉碎 耦合氣流分級(jí)，獲得過(guò)120目篩的皂莢多糖膠改性產(chǎn)品。測(cè)得改性產(chǎn)品分子量為4.2萬(wàn)，羧 基取代度為〇. 62,水不溶物含量為3. 9%。
[0040] 實(shí)施例5
[0041] 按圖1所示工藝流程圖，將皂莢多糖膠片與pH為11的過(guò)氧化氫水溶液（水中過(guò) 氧化氫濃度為25% )進(jìn)行水合處理，固液質(zhì)量比為1:1。水合15min后,將完全潤(rùn)脹的膠片 在三輥機(jī)上壓延破壁刨片成雪花狀，接著在螺旋擠壓反應(yīng)器中進(jìn)行擠壓質(zhì)構(gòu)處理lh，溫度 為60°C。反應(yīng)結(jié)束后噴霧加入10%鹽酸溶液調(diào)pH值至中性，然后進(jìn)行氣流干燥，研磨粉碎 耦合氣流分級(jí)，獲得過(guò)120目篩的皂莢多糖膠改性產(chǎn)品。測(cè)得改性產(chǎn)品分子量為1.6萬(wàn)，羧 基取代度為1.01，水不溶物含量為3. 2%。
[0042] 實(shí)施例6
[0043] 按圖1所示工藝流程圖，將皂莢多糖膠片與pH為11的過(guò)氧化氫水溶液（水中過(guò) 氧化氫濃度為30% )進(jìn)行水合處理，固液質(zhì)量比為1:1。水合15min后,將完全潤(rùn)脹的膠片 在三輥機(jī)上壓延破壁刨片成雪花狀，接著在螺旋擠壓反應(yīng)器中進(jìn)行擠壓質(zhì)構(gòu)處理lh，溫度 為60°C。反應(yīng)結(jié)束后噴霧加入10%鹽酸溶液調(diào)pH值至中性，然后進(jìn)行氣流干燥，研磨粉碎 耦合氣流分級(jí)，獲得過(guò)120目篩的皂莢多糖膠改性產(chǎn)品。測(cè)得改性產(chǎn)品分子量為0.9萬(wàn)，羧 基取代度為1. 22,水不溶物含量為0. 5%。
[0044] 對(duì)本實(shí)施例改性的皂莢多糖膠進(jìn)行紅外光譜檢測(cè)，譜圖如圖2中b所示。
[0045] 對(duì)比例1
[0046] 將皂莢多糖膠片進(jìn)行水合處理，固液質(zhì)量比為1:1。水合15min后，將完全潤(rùn)脹的 膠片在三輥機(jī)上壓延破壁刨片成雪花狀，接著在螺旋擠壓反應(yīng)器中進(jìn)行擠壓質(zhì)構(gòu)處理lh， 溫度為60°c。然后進(jìn)行氣流干燥，研磨粉碎耦合氣流分級(jí)，獲得過(guò)120目篩的皂莢多糖膠改 性產(chǎn)品。測(cè)得改性產(chǎn)品分子量為211萬(wàn)，羧基取代度為0,水不溶物含量為24. 5%。
[0047] 對(duì)本對(duì)比例的皂莢多糖膠進(jìn)行紅外光譜檢測(cè)，譜圖如圖2中a所示。
[0048] 圖2為本發(fā)明對(duì)比例1中皂莢多糖膠、實(shí)施例2中改性皂莢多糖膠和實(shí)施例6中 改性皂莢多糖膠的紅外光譜表征對(duì)比圖。
[0049] 從圖2中可以看出，與譜圖a相比，譜圖b和譜圖c在1639 cm-1處C = 0的伸縮 振動(dòng)吸收峰強(qiáng)度有一定的增加，這是因?yàn)樵谘趸倪^(guò)程中有-CHO和-COOH基團(tuán)的生成，證 明了氧化反應(yīng)的發(fā)生。
[0050] 因此，本發(fā)明所述的改性方法更好地提高了反應(yīng)效率，使改性后的皂莢多糖膠引 入了羧基基團(tuán)，提高了溶脹速度，降低了水不溶物含量。
[0051] 雖然，上文中已經(jīng)用一般性說(shuō)明及具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在 本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。因 此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種皂莢多糖膠的微水固相改性方法，其特征在于，所述方法具體包括如下步驟： 1) 水合：將皂莢多糖膠片在含有過(guò)氧化氫的堿性水溶液中水合； 2) 擠壓：水合后將膠片壓延破壁，刨片成雪花狀，然后將刨片后的膠片進(jìn)行擠壓質(zhì)構(gòu) 處理； 3) 干燥：反應(yīng)結(jié)束后，調(diào)pH值至中性，然后進(jìn)行氣流干燥； 4) 制粉：研磨粉碎耦合氣流分級(jí)，獲得過(guò)120目篩的皂莢多糖膠改性產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中過(guò)氧化氫水溶液中過(guò)氧化 氫的濃度為3%?30%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中皂莢多糖膠片與過(guò)氧 化氫水溶液的質(zhì)量比為1:1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中過(guò)氧化氫水溶液的pH值為 11。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中水合時(shí)間為15min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中擠壓質(zhì)構(gòu)處理的時(shí)間為 lh，溫度為60°C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中反應(yīng)結(jié)束后，噴霧加入 10%鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值至中性。
8. -種改性皂莢多糖膠，其特征在于，所述改性皂莢多糖膠由權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所 述方法制備。
【文檔編號(hào)】C08B37/00GK104211825SQ201410426110
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】蔣建新, 章偉岸, 周自圓, 孫達(dá)峰, 朱莉偉 申請(qǐng)人:北京林業(yè)大學(xué)