本發(fā)明屬于食用合成色素吸附檢測領(lǐng)域，具體涉及一種硫脲改性殼聚糖及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

食用色素作為改善食品感官品質(zhì)的食品添加劑，可分為食用天然色素和合成色素。食用天然色素從動(dòng)、植物中提取，通常比較安全，對人體無害，但存在染色力較差，成分復(fù)雜，穩(wěn)定性較差，易變色，成本較高等缺點(diǎn)，限制了其在食品工業(yè)中的應(yīng)用。食用合成色素通過有機(jī)化工原料進(jìn)行合成加工得到，具有著色力高，色澤鮮艷，雜質(zhì)較少，穩(wěn)定性較高，易儲(chǔ)藏，價(jià)格較低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于食品中。但食用合成色素具有一定的毒性作用，主要是由于其中的重金屬(鉛、銅、砷)、乙醚、苯酚、苯胺、氯化物和硫酸鹽等，對人體造成不同程度的危害。

近年來，我國食用合成色素用量在逐年遞增，不法分子在利益驅(qū)使下，突破允許使用的品種、數(shù)量以及范圍，濫用食用合成色素，使得食品安全違規(guī)事件頻繁發(fā)生，威脅消費(fèi)者的身體健康，食品安全面臨挑戰(zhàn)。那么食用合成色素的測定已經(jīng)成為保證食品安全的關(guān)鍵。

目前對食用合成色素常用的檢測方法有高效液相色譜法、高效毛細(xì)管電泳法、分光光度法、熒光光譜法、薄層色譜法等。高效液相色譜法靈敏度高，精密度高，分離效果好，樣品用量較少，檢測限較低，但該法前處理過程繁瑣，流動(dòng)相是以有毒有機(jī)溶劑，且需要多種溶劑作流動(dòng)相，容易引起環(huán)境污染，實(shí)驗(yàn)進(jìn)程較慢，操作要求較高，且溶劑。設(shè)備較昂貴。而高效毛細(xì)管電泳法操作簡單，分離速度快，試劑消耗較少，對環(huán)境產(chǎn)生的污染較少，但分離能力較弱，對ph值的要求較高。極譜法適用范圍廣，可測定組分含量的范圍寬、準(zhǔn)確度高、靈敏度高、精密度好、重現(xiàn)性好、選擇性強(qiáng)，可進(jìn)行連續(xù)測定，但其制備麻煩，滴汞電極要求嚴(yán)格，汞易揮發(fā)且汞蒸氣有毒，尚未在基層檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)普及。所以，食品中的食用合成色素的檢測分析方法大多存在儀器設(shè)備昂貴，成本高，易受干擾，適用的食品范圍窄，操作繁瑣等缺點(diǎn)。

殼聚糖具有良好的生物相容性和吸附性，且因具有無毒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可被生物降解等特性，被廣泛應(yīng)用于生物技術(shù)、化工、輕紡工業(yè)、食品工業(yè)等領(lǐng)域。改性殼聚糖可以作為一種高吸附、低成本的吸附劑，在吸附色素、染料等方面應(yīng)用范圍很廣泛。

微波是電磁波的一種，介于短波和遠(yuǎn)紅外之間，波長從1mm-1m，稱為微波，其頻率大約在300mhz至300ghz之間被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)以及日常生活中。微波輻射法，和傳統(tǒng)加熱方法相比，其加熱方式為內(nèi)部加熱，不需要媒體傳熱，具有合成速度快，反應(yīng)時(shí)間短，操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。因此，微波加熱技術(shù)在化學(xué)合成領(lǐng)域中具有很好的應(yīng)用發(fā)展前景。

將微波加熱對殼聚糖進(jìn)行改性，更有利于合成反應(yīng)的進(jìn)行，并具有反應(yīng)速度快且加熱均勻，節(jié)能高效，易于控制，環(huán)境污染較少等優(yōu)點(diǎn)。此方法可以得到更具備優(yōu)良性質(zhì)的改性殼聚糖。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)和成本問題，提供一種硫脲改性殼聚糖及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明以交聯(lián)殼聚糖為母體，與配體硫脲進(jìn)行反應(yīng)，在微波作用下能夠獲得具有較高功能基轉(zhuǎn)化率的硫脲改性殼聚糖，所得硫脲改性殼聚糖對食品合成色素具有良好的選擇性吸附性能，能應(yīng)用于飲料中莧菜紅的分析檢測領(lǐng)域。

為解決上述技術(shù)難題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種硫脲改性殼聚糖，具有如式(ⅰ)所示的結(jié)構(gòu)：

式中，n＝1,2,3…；

所述硫脲改性殼聚糖由殼聚糖經(jīng)戊二醛、氯乙酸和硫脲改性后得到，殼聚糖的脫乙酰度為80％～95％；粘度為50～800mpa·s。

本發(fā)明還提供了一種所述硫脲改性殼聚糖的制備方法，包括：

(1)交聯(lián)改性殼聚糖的微波合成：將殼聚糖溶解于乙酸溶液中，加入戊二醛水溶液，于15～35℃在微波輻射下反應(yīng)0.5～1.5h得交聯(lián)改性殼聚糖；

(2)硫脲改性殼聚糖的微波合成：將步驟(1)得到的交聯(lián)改性殼聚糖浸泡于naoh水溶液中，加入氯乙酸，于25～45℃在微波輻射下反應(yīng)0.5～1.5h得氯乙酸改性殼聚糖；隨后加入硫脲，于25～45℃在微波輻射下反應(yīng)0.5～1.5h，經(jīng)抽濾、洗滌后得所述硫脲改性殼聚糖。

優(yōu)選地，所述殼聚糖的特征粘度為50～800mpa·s。

優(yōu)選地，步驟(1)中，乙酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～5％，每g殼聚糖中加入30～70ml乙酸溶液。

優(yōu)選地，步驟(1)中，戊二醛水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20～30％，每g殼聚糖中加入1～2ml戊二醛水溶液。

優(yōu)選地，步驟(1)中，所述微波輻射功率為300～500w。

優(yōu)選地，步驟(2)中，所述naoh水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3～7％，naoh水溶液的用量可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，以完全浸泡樣品為準(zhǔn)。

優(yōu)選地，步驟(2)中，氯乙酸的投加量為步驟(1)中殼聚糖質(zhì)量的0.1～0.5倍，隨著氯乙酸投加比例的增加，硫脲改性殼聚糖的功能基轉(zhuǎn)化率先增加后降低。進(jìn)一步優(yōu)選，氯乙酸的投加量為步驟(1)中殼聚糖質(zhì)量的0.2～0.5倍。

優(yōu)選地，步驟(2)中，反應(yīng)溫度為15～35℃，在該溫度范圍內(nèi)，功能基轉(zhuǎn)化率隨著反應(yīng)溫度的上升而升高，溫度的升高有助于合成反應(yīng)的正向進(jìn)行，即溫度越高，轉(zhuǎn)化率越高。進(jìn)一步優(yōu)選，反應(yīng)溫度為25～35℃。

優(yōu)選地，步驟(2)中，硫脲與步驟(1)中殼聚糖的摩爾比1～5：1。硫脲的投料摩爾比較低時(shí)，功能基轉(zhuǎn)化率隨摩爾比的增大而變大，這是由于隨著配體濃度的升高，使得配體與母體的反應(yīng)活性位點(diǎn)接觸增加，有助于合成反應(yīng)的正向進(jìn)行，功能基轉(zhuǎn)化率也因此增加；但當(dāng)反應(yīng)活性位點(diǎn)達(dá)到了飽和狀態(tài)后，隨著摩爾比的繼續(xù)增加，阻礙了合成反應(yīng)的正向進(jìn)行，功能基轉(zhuǎn)化率基本不再發(fā)生顯著變化。進(jìn)一步優(yōu)選，硫脲與步驟(1)殼聚糖的摩爾比2～3：1。

優(yōu)選地，步驟(2)中，所述微波輻射功率為300～500w。

本發(fā)明還提供了一種上述硫脲改性殼聚糖在吸附莧菜紅中的應(yīng)用。

本發(fā)明還提供了一種上述硫脲改性殼聚糖在飲料中分析檢測莧菜紅的應(yīng)用。本發(fā)明在飲料中食用合成色素的分離富集和檢測方面有廣泛的應(yīng)用，通過硫脲改性殼聚糖可有效的分離富集飲料中的食用合成色素，通過與紫外-可見分光光度法聯(lián)用進(jìn)行檢測，此方法易操作、成本低、精密度高、分離效果好、回收率高。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果：

1、本發(fā)明的原材料殼聚糖具有良好的生物相容性和吸附性，且因具有無毒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可被生物降解。成本低可且高效富集等特性，被廣泛應(yīng)用于生物技術(shù)化工、輕紡工業(yè)、食品工業(yè)等領(lǐng)域。而殼聚糖大分子中含有大量活潑的羥基和氨基，對此具有較強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)能力，易改性，且通過表面接枝改性，使殼聚糖可富集食品中的莧菜紅色素。同時(shí)，合成操作簡單方便，更適合對食品合成色素的檢測。

2、本發(fā)明以微波輻射法對殼聚糖進(jìn)行改性。和傳統(tǒng)加熱比較，可大大縮短反應(yīng)時(shí)間，加快反應(yīng)速率，加熱均勻，且降低生產(chǎn)成本，可以得到吸附性能更為優(yōu)良的改性殼聚糖。

3、本發(fā)明提供的硫脲改性殼聚糖可回收，可重復(fù)使用，能夠提高資源的利用率。

附圖說明

圖1為殼聚糖(cts)、交聯(lián)改性殼聚糖(gcts)、氯乙酸改性殼聚糖(ccts)和硫脲改性殼聚糖微球(tccts)的紅外光譜圖；

圖2為殼聚糖(cts)、硫脲(thu)和硫脲改性殼聚糖(tccts)的熱失重曲線；

圖3為tccts在不同ph條件下對莧菜紅溶液的吸附性能結(jié)果圖；

圖4為tccts在不同溫度下對莧菜紅溶液的吸附性能結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明中，計(jì)算功能基轉(zhuǎn)化率(％)的方法如下：

通過百萬分之一的天平準(zhǔn)確稱取1.000～2.000mg硫脲改性殼聚糖微球，用錫箔紙包裹后依次放入托盤中等待樣品分析。利用varioeliii型元素分析儀測定出硫脲改性殼聚糖微球中的n元素的含量，并通過以下公式計(jì)算硫脲改性殼聚糖微球中功能基轉(zhuǎn)化率(functionalgroupconversion，％)。

上式中，x為功能基轉(zhuǎn)化率，

f0為殼聚糖中氨基含量(mmol/g)，

n0為殼聚糖的含氮量(％)，

nc為硫脲改性殼聚糖微球的含氮量(％)，

ml為配體的摩爾質(zhì)量(g/mol)，

nn為配體分子中氮原子的數(shù)目。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實(shí)施例1

本發(fā)明的硫脲改性殼聚糖的制備方法，包括以下步驟：

(1)取0.5g殼聚糖置于燒杯中，加入20ml2％乙酸溶劑，攪拌至溶解，得到2％的殼聚糖乙酸溶液；加入0.5ml25％戊二醛溶液并攪拌，放置于微波反應(yīng)器中，300w微波輻射功率下，以300rmp的轉(zhuǎn)速加熱溫度為35℃，攪拌1h。自然冷卻，將其進(jìn)行抽濾并洗滌數(shù)次，于50℃下真空干燥24h得到中間產(chǎn)物交聯(lián)改性殼聚糖(gcts)。

(2)將步驟(1)的產(chǎn)物浸泡于50ml5％naoh溶液中進(jìn)行振蕩4h后，加入0.1g的氯乙酸，放置于微波反應(yīng)器中，300w微波輻射功率下，以300rmp轉(zhuǎn)速，35℃條件下加熱攪拌進(jìn)行反應(yīng)1h得到中間產(chǎn)物氯乙酸改性殼聚糖(ccts)。加入硫脲(thu)，所加硫脲與步驟(1)中殼聚糖的摩爾比為2:1，在35℃下繼續(xù)反應(yīng)1h，得到的產(chǎn)物自然冷卻后，進(jìn)行抽濾洗滌至中性。50℃下真空干燥24h得到最終產(chǎn)物硫脲改性殼聚糖(tccts)。

經(jīng)檢測，所得硫脲改性殼聚糖微球的功能基轉(zhuǎn)化率為33.66％。

所得殼聚糖(cts)、交聯(lián)改性殼聚糖(gcts)、氯乙酸改性殼聚糖(ccts)和硫脲改性殼聚糖微球(tccts)的紅外譜圖如圖1所示，從圖1中可以看出，殼聚糖(cts)和交聯(lián)改性殼聚糖(gcts)中3400cm^-1處的吸收峰是由o-h和n-h的伸縮振動(dòng)重疊，gcts在1649cm^-1處c＝n的特征吸收峰增強(qiáng)，這是由于戊二醛交聯(lián)后，形成了席夫堿。ccts在1071cm^-1處的吸收峰增強(qiáng)，說明c6-o上發(fā)生了變化，在1601cm^-1處出現(xiàn)了羧酸根coo-反對稱伸縮振動(dòng)峰，說明氯乙酸和c6上的羥基發(fā)生了反應(yīng)。tccts在1400cm^-1處的羧酸根coo-的對稱伸縮振動(dòng)峰減弱，說明在羧基上發(fā)生了反應(yīng)，而在1662cm^-1處出現(xiàn)了酰胺中c＝o的伸縮振動(dòng)吸收峰，c＝s特征峰在1020～1250cm^-1，該峰強(qiáng)度較弱，綜上可知，硫脲成功引入殼聚糖中。

殼聚糖(cts)、硫脲(thu)和硫脲改性殼聚糖(tccts)的熱失重曲線如圖2所示。硫脲(thu)在25℃到200℃之間基本沒有失重，在200℃到300℃之間分解迅速，失重率約為89.51％。在300℃到800℃間thu分解緩慢直至分解完全，失重率達(dá)到100％。與殼聚糖相比，tccts在25℃到245℃間分解緩慢，可能是水分的蒸發(fā)，失重率約為8.99％。從245℃到800℃間，tccts先分解迅速，后分解緩慢直至分解完全，約剩余37.29％的灰燼和殘?jiān)掖笥赾ts剩余的重量，說明tccts改性成功。tccts可耐245℃以下的溫度，熱穩(wěn)定較好，600℃以上可完全分解，環(huán)境污染小。

實(shí)施例2

本發(fā)明的硫脲改性殼聚糖的制備方法，包括以下步驟：

(1)取0.5g殼聚糖置于燒杯中，加入15ml5％乙酸溶劑，攪拌至溶解；加入0.5ml25％戊二醛溶液并攪拌，放置于微波反應(yīng)器中，300w微波輻射功率下，以300rmp的轉(zhuǎn)速加熱溫度為35℃，攪拌1h。自然冷卻，將其進(jìn)行抽濾并洗滌數(shù)次，于50℃下真空干燥24h得到中間產(chǎn)物交聯(lián)改性殼聚糖(gcts)。

(2)將步驟(1)的產(chǎn)物浸泡于60ml5％naoh溶液中進(jìn)行振蕩4h后，加入0.1g的氯乙酸，放置于微波反應(yīng)器中，400w微波輻射功率下，以300rmp轉(zhuǎn)速，35℃條件下加熱攪拌進(jìn)行反應(yīng)1h得到中間產(chǎn)物氯乙酸改性殼聚糖(ccts)。加入硫脲(thu)，所加硫脲與步驟(1)中殼聚糖的摩爾比為2:1，在30℃下繼續(xù)反應(yīng)1h，得到的產(chǎn)物自然冷卻后，進(jìn)行抽濾洗滌至中性。50℃下真空干燥24h得到最終產(chǎn)物硫脲改性殼聚糖(tccts)。

經(jīng)檢測，所得硫脲改性殼聚糖微球的功能基轉(zhuǎn)化率為27.8％。

實(shí)施例3

(1)取0.5g殼聚糖置于燒杯中，加入35ml1％乙酸溶劑，攪拌至溶解；加入1.0ml25％戊二醛溶液并攪拌，放置于微波反應(yīng)器中，300w微波輻射功率下，以300rmp的轉(zhuǎn)速加熱溫度為30℃，攪拌1.5h。自然冷卻，將其進(jìn)行抽濾并洗滌數(shù)次，于50℃下真空干燥24h得到中間產(chǎn)物交聯(lián)改性殼聚糖(gcts)。

(2)將步驟(1)的產(chǎn)物浸泡于70ml3％naoh溶液中進(jìn)行振蕩4h后，加入0.25g的氯乙酸，放置于微波反應(yīng)器中，300w微波輻射功率下，以300rmp轉(zhuǎn)速，35℃條件下加熱攪拌進(jìn)行反應(yīng)1.5h得到中間產(chǎn)物氯乙酸改性殼聚糖(ccts)。加入硫脲(thu)，所加硫脲與步驟(1)中殼聚糖的摩爾比為3:1，在35℃下繼續(xù)反應(yīng)1h，得到的產(chǎn)物自然冷卻后，進(jìn)行抽濾洗滌至中性。50℃下真空干燥24h得到最終產(chǎn)物硫脲改性殼聚糖(tccts)。

經(jīng)檢測，所得硫脲改性殼聚糖微球的功能基轉(zhuǎn)化率為31.74％。

實(shí)施例4

(1)取0.5g殼聚糖置于燒杯中，加入20ml3％乙酸溶劑，攪拌至溶解；加入1.0ml20％戊二醛溶液并攪拌，放置于微波反應(yīng)器中，500w微波輻射功率下，以300rmp的轉(zhuǎn)速加熱溫度為15℃，攪拌1.5h。自然冷卻，將其進(jìn)行抽濾并洗滌數(shù)次，于50℃下真空干燥24h得到中間產(chǎn)物交聯(lián)改性殼聚糖(gcts)。

(2)將步驟(1)的產(chǎn)物浸泡于75ml3％naoh溶液中進(jìn)行振蕩5h后，加入0.2g的氯乙酸，放置于微波反應(yīng)器中，300w微波輻射功率下，以300rmp轉(zhuǎn)速，45℃條件下加熱攪拌進(jìn)行反應(yīng)0.5h得到中間產(chǎn)物氯乙酸改性殼聚糖(ccts)。加入硫脲(thu)，所加硫脲與步驟(1)中殼聚糖的摩爾比為3:1，在45℃下繼續(xù)反應(yīng)1h，得到的產(chǎn)物自然冷卻后，進(jìn)行抽濾洗滌至中性。50℃下真空干燥24h得到最終產(chǎn)物硫脲改性殼聚糖(tccts)。

經(jīng)檢測，所得硫脲改性殼聚糖微球的功能基轉(zhuǎn)化率為32.06％。

實(shí)施例5

(1)取0.5g殼聚糖置于燒杯中，加入15ml5％乙酸溶劑，攪拌至溶解，得到2％的殼聚糖乙酸溶液；加入2ml20％戊二醛溶液并攪拌，放置于微波反應(yīng)器中，500w微波輻射功率下，以300rmp的轉(zhuǎn)速加熱溫度為15℃，攪拌1.5h。自然冷卻，將其進(jìn)行抽濾并洗滌數(shù)次，于50℃下真空干燥24h得到中間產(chǎn)物交聯(lián)改性殼聚糖(gcts)。

(2)將步驟(1)的產(chǎn)物浸泡于60ml3％naoh溶液中進(jìn)行振蕩4h后，加入0.05g的氯乙酸，放置于微波反應(yīng)器中，500w微波輻射功率下，以300rmp轉(zhuǎn)速，40℃條件下加熱攪拌進(jìn)行反應(yīng)0.5h得到中間產(chǎn)物氯乙酸改性殼聚糖(ccts)。加入硫脲(thu)，所加硫脲與步驟(1)中殼聚糖的摩爾比為4:1，在40℃下繼續(xù)反應(yīng)0.5h，得到的產(chǎn)物自然冷卻后，進(jìn)行抽濾洗滌至中性。50℃下真空干燥24h得到最終產(chǎn)物硫脲改性殼聚糖(tccts)。

經(jīng)檢測，所得硫脲改性殼聚糖微球的功能基轉(zhuǎn)化率為27.58％。

實(shí)施例6

(1)取0.5g殼聚糖置于燒杯中，加入20ml2％乙酸溶劑，攪拌至溶解，得到2％的殼聚糖乙酸溶液；加入0.5ml25％戊二醛溶液并攪拌，放置于微波反應(yīng)器中，300w微波輻射功率下，以300rmp的轉(zhuǎn)速加熱溫度為35℃，攪拌1h。自然冷卻，將其進(jìn)行抽濾并洗滌數(shù)次，于50℃下真空干燥24h得到中間產(chǎn)物交聯(lián)改性殼聚糖(gcts)。

(2)將步驟(1)的產(chǎn)物浸泡于50ml5％naoh溶液中進(jìn)行振蕩4h后，加入0.05g的氯乙酸，放置于微波反應(yīng)器中，500w微波輻射功率下，以300rmp轉(zhuǎn)速，35℃條件下加熱攪拌進(jìn)行反應(yīng)0.5h得到中間產(chǎn)物氯乙酸改性殼聚糖(ccts)。加入硫脲(thu)，所加硫脲與步驟(1)中殼聚糖的摩爾比為1:1，在35℃下繼續(xù)反應(yīng)0.5h，得到的產(chǎn)物自然冷卻后，進(jìn)行抽濾洗滌至中性。50℃下真空干燥24h得到最終產(chǎn)物硫脲改性殼聚糖(tccts)。

經(jīng)檢測，所得硫脲改性殼聚糖微球的功能基轉(zhuǎn)化率為23.75％。

實(shí)施例7

(1)取0.5g殼聚糖置于燒杯中，加入20ml2％乙酸溶劑，攪拌至溶解，得到2％的殼聚糖乙酸溶液；加入0.5ml25％戊二醛溶液并攪拌，放置于微波反應(yīng)器中，300w微波輻射功率下，以300rmp的轉(zhuǎn)速加熱溫度為35℃，攪拌1h。自然冷卻，將其進(jìn)行抽濾并洗滌數(shù)次，于50℃下真空干燥24h得到中間產(chǎn)物交聯(lián)改性殼聚糖(gcts)。

(2)將步驟(1)的產(chǎn)物浸泡于50ml5％naoh溶液中進(jìn)行振蕩4h后，加入0.25g的氯乙酸，放置于微波反應(yīng)器中，400w微波輻射功率下，以300rmp轉(zhuǎn)速，25℃條件下加熱攪拌進(jìn)行反應(yīng)1.5h得到中間產(chǎn)物氯乙酸改性殼聚糖(ccts)。加入硫脲(thu)，所加硫脲與步驟(1)中殼聚糖的摩爾比為5:1，在30℃下繼續(xù)反應(yīng)1h，得到的產(chǎn)物自然冷卻后，進(jìn)行抽濾洗滌至中性。50℃下真空干燥24h得到最終產(chǎn)物硫脲改性殼聚糖(tccts)。

經(jīng)檢測，所得硫脲改性殼聚糖微球的功能基轉(zhuǎn)化率為25.13％。

實(shí)施例8

(1)取0.5g殼聚糖置于燒杯中，加入20ml2％乙酸溶劑，攪拌至溶解，得到2％的殼聚糖乙酸溶液；加入0.3ml30％戊二醛溶液并攪拌，放置于微波反應(yīng)器中，300w微波輻射功率下，以300rmp的轉(zhuǎn)速加熱溫度為35℃，攪拌1h。自然冷卻，將其進(jìn)行抽濾并洗滌數(shù)次，于50℃下真空干燥24h得到中間產(chǎn)物交聯(lián)改性殼聚糖(gcts)。

(2)將步驟(1)的產(chǎn)物浸泡于50ml5％naoh溶液中進(jìn)行振蕩4h后，加入0.15g的氯乙酸，放置于微波反應(yīng)器中，300w微波輻射功率下，以300rmp轉(zhuǎn)速，35℃條件下加熱攪拌進(jìn)行反應(yīng)1h得到中間產(chǎn)物氯乙酸改性殼聚糖(ccts)。加入硫脲(thu)，所加硫脲與步驟(1)中殼聚糖的摩爾比為3:1，在30℃下繼續(xù)反應(yīng)1.5h，得到的產(chǎn)物自然冷卻后，進(jìn)行抽濾洗滌至中性。50℃下真空干燥24h得到最終產(chǎn)物硫脲改性殼聚糖(tccts)。

經(jīng)檢測，所得硫脲改性殼聚糖微球的功能基轉(zhuǎn)化率為31.54％。

實(shí)施例9～14

準(zhǔn)確稱取6份10mg硫脲改性殼聚糖于碘量瓶中，分別加入20ml的ph為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0和6.0的乙酸-乙酸鈉(hac-naac)緩沖溶液使其溶脹，浸泡24h后再加入5ml濃度為0.1mg/ml的莧菜紅溶液，以不加硫脲改性殼聚糖的溶液為空白對照實(shí)驗(yàn)，在298k，振蕩頻率為100rmp條件下恒溫振蕩直至吸附平衡，并使用紫外-可見分光光度法測定莧菜紅濃度，吸附容量的計(jì)算公式如下:

式中：

qe—硫脲改性殼聚糖吸附劑的靜態(tài)飽和吸附量(mg/g)，

c0—吸附前溶液中莧菜紅濃度(mg/ml)，

ce—吸附平衡后溶液中莧菜紅濃度(mg/ml)，

v—吸附溶液的體積(ml)，

m—硫脲改性殼聚糖吸附劑的質(zhì)量(g)。

本實(shí)施例研究了硫脲改性殼聚糖在不同ph條件下對莧菜紅溶液的吸附性能，結(jié)果如圖3所示，由圖可知，溶液的不同ph值對硫脲改性殼聚糖吸附莧菜紅的影響較大，其吸附量隨著ph的變化而變化。在低ph條件下，隨著ph的升高，硫脲改性殼聚糖對莧菜紅的吸附容量隨之增加，且最佳吸附ph為3，tccts對莧菜紅的吸附容量較高，其最大吸附量為533.3mg/g。在酸性條件下，有利于硫脲改性殼聚糖對莧菜紅的吸附。這是由于在酸性溶液中，硫脲改性殼聚糖的-nh2質(zhì)子化，形成-nh3⁺，而莧菜紅萘環(huán)上的磺酸基團(tuán)在酸性溶液中則以陰離子的形式存在，硫脲改性殼聚糖通過靜電作用吸附莧菜紅。當(dāng)溶液ph繼續(xù)增大時(shí)，兩種改性殼聚糖的吸附容量均隨之降低。這是由于硫脲改性殼聚糖氨基質(zhì)子化作用逐漸降低，靜電作用減弱，使得其吸附容量降低。

實(shí)施例15～17

稱取三份10mg的硫脲改性殼聚糖吸附劑于碘量瓶中，分別加入20ml在ph為3的hac-naac緩沖溶液中浸泡24h后，加入5ml濃度為0.1mg/ml莧菜紅標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別在288k、298k和308k，振蕩頻率為100rmp條件下恒溫振蕩進(jìn)行吸附。定時(shí)定量移取少量溶液進(jìn)行測定，直至溶液中剩余莧菜紅濃度不再變化，即吸附實(shí)驗(yàn)達(dá)到平衡。

本實(shí)施例研究了硫脲改性殼聚糖在溫度288k、298k和308k下對莧菜紅的吸附熱力學(xué)性質(zhì)，結(jié)果如圖4所示，由圖分析可知，在吸附初始階段，由于莧菜紅濃度較大，且硫脲改性殼聚糖的吸附位點(diǎn)較多，較大的傳質(zhì)推動(dòng)力使得硫脲改性殼聚糖對莧菜紅的吸附速率較快，因此隨著時(shí)間的增加，tccts對莧菜紅的吸附量增加迅速。但隨著吸附的進(jìn)一步進(jìn)行，tccts的表面吸附位點(diǎn)在逐漸減少，溶液中的莧菜紅濃度也在逐漸下降，且吸附空間位阻變大，使得tccts的吸附速率減小，最后吸附達(dá)到平衡狀態(tài)。tccts對莧菜紅的吸附平衡時(shí)間為10h。從圖中也可發(fā)現(xiàn)，溫度對吸附速率以及吸附量均有一定的影響。隨著溫度的升高，相應(yīng)地，tccts的最大吸附量也隨之升高，說明tccts對莧菜紅的吸附是一個(gè)吸熱過程，溫度的升高有利于吸附的正向進(jìn)行。

實(shí)施例18～20

將實(shí)施例16中吸附飽和后的硫脲改性殼聚糖濾出后，用ph為3的hac-naac緩沖液和去離子水分別洗滌數(shù)次并晾干，然后加入分別naoh、nh4cl和nacl作為解吸劑，恒溫振蕩至解吸平衡后測定溶液中莧菜紅濃度。其中解吸率(e)計(jì)算公式如下：

式中：

cd—解吸平衡后莧菜紅的濃度(mg/ml)，

vd—解吸溶液的體積(ml)，

v—吸附溶液的體積(ml)，

c0—吸附階段莧菜紅的初始濃度(mg/ml)，

ce—吸附階段莧菜紅的平衡濃度(mg/ml)。

硫脲改性殼聚糖的解吸能力大小是評價(jià)其吸附性能好壞的一個(gè)重要因素。解吸能力的大小關(guān)系到硫脲改性殼聚糖的再生性能，莧菜紅的回收效率，以及實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，因此，本實(shí)施例對硫脲改性殼聚糖的解吸能力進(jìn)行探討，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1三種不同解吸劑對tccts的解吸率

由上表可知，解吸劑的種類以及濃度的不同均會(huì)對解吸效果有較大的影響。在對莧菜紅的解吸過程中，tccts在2mol/l的naoh的作用下解吸率最大，tccts的最大解吸率為95.4％。

實(shí)施例21

在解吸過程中，解吸劑可能會(huì)影響硫脲改性殼聚糖的吸附性能。因此本實(shí)驗(yàn)以2mol/l的naoh作為tccts的解吸劑，探討了硫脲改性殼聚糖的吸附-解吸重復(fù)利用實(shí)驗(yàn)，重復(fù)吸附-解吸過程5次，計(jì)算其重復(fù)使用率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2tccts的吸附率

再生實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示，經(jīng)過5次重復(fù)實(shí)驗(yàn)后，tccts對莧菜紅的吸附量為首次飽和吸附量的78.9％。綜上可得，tccts具有較好的再生能力和重復(fù)使用性能。