本發(fā)明涉及食品合成色素檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖及其制備方法和應用。
背景技術(shù)：
近年來，我國食用合成色素用量在逐年遞增，不法分子在利欲驅(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，威脅消費者的身體健康，食品安全面臨挑戰(zhàn)。食用合成色素的濫用問題已經(jīng)引起了人們的高度重視，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、高效毛細管電泳法、極譜法、熒光光譜法、薄層色譜法等。而這些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。因此，建立一種快速高效檢測食品中合成色素的分析方法尤為重要。
從殼聚糖的單元結(jié)構(gòu)中可以發(fā)現(xiàn)，殼聚糖大分子中含有大量活潑的羥基和氨基，對此具有較強的化學反應能力，在一定的條件下，殼聚糖能夠發(fā)生水解、烷基化、酰基化、羧甲基化、磺化、硝化、鹵化、氧化、還原、縮合和絡(luò)合等化學反應，可生成各種具有不同性能的殼聚糖衍生物，且使材料具有某種特殊性能，從而擴大了殼聚糖的應用范圍。
殼聚糖是常用的被改性的吸附劑，在吸附色素、染料等方面應用范圍很廣泛。其特點是高吸附、低成本。因此受到人們的關(guān)注。
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，反應時間短，操作簡單等優(yōu)點。因此，微波加熱技術(shù)在化學合成領(lǐng)域中具有很好的應用發(fā)展前景。所以將微波輻射法對殼聚糖進行改性，和傳統(tǒng)加熱比較，可大大縮短反應時間，加快反應速率，加熱均勻，且降低生產(chǎn)成本，可以得到吸附性能更為優(yōu)良的吸附劑。
畢韶丹等(畢韶丹,安向艷,黨明巖,等.微波輻射香草醛交聯(lián)殼聚糖對鎘(ⅱ)的吸附性能[j].環(huán)境科學與技術(shù),2012,07:101-104.)采用微波輻射法制備香草醛交聯(lián)殼聚糖希夫堿吸附劑，對鎘離子的最大吸附量為39.7mg/g，與水浴法制備的吸附劑及其他方法改性的殼聚糖吸附劑相比，操作簡單，且吸附量大大增加；采用微波輻射法，將乙二胺通過交聯(lián)反應接枝到殼聚糖分子鏈上，制備乙二胺改性殼聚糖吸附劑，對pb(ii)的最佳吸附條件為ph＝5，投加量0.02g，吸附時間4h，吸附溫度25℃，最大吸附量為103.3mg/g，與傳統(tǒng)水浴法相比，其操作簡單，反應速率加快，吸附量增加了14.55％。
通過上述對我國食品合成色素的現(xiàn)狀描述，以及殼聚糖的合成以及改性和應用方面的陳述，改性殼聚糖的應用在食品合成色素的吸附中發(fā)揮著重要作用。
技術(shù)實現(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2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖及其制備方法和應用，本發(fā)明以殼聚糖為母體，與配體2,6-二氨基吡啶進行反應，在微波作用下能夠獲得具有較高功能基轉(zhuǎn)化率的2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖，所得2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖對食品合成色素具有良好的選擇性吸附性能，能應用于飲料中莧菜紅的分析檢測領(lǐng)域。
為了解決上述技術(shù)難題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
一種2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖，具有如式(ⅰ)所示的結(jié)構(gòu)：
式中，n＝1,2,3…；
所述2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖由殼聚糖經(jīng)戊二醛和2,6-二氨基吡啶改性后得到，殼聚糖的脫乙酰度為80％～95％；粘度為50～800mpa·s。
殼聚糖的功能單一，結(jié)構(gòu)簡單，不能滿足更高的應用要求，但其活性位點(-nh2和-oh)可以用來共價交聯(lián)化學單體(2,6-二氨基吡啶)。高分子化學反應微波加熱合成新型改性殼聚糖，使得改性殼聚糖具有富集食品合成色素的性能。
本發(fā)明還提供了一種所述2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的制備方法，包括:
(1)將殼聚糖溶解于乙酸溶液中，得殼聚糖乙酸溶液；
(2)將配體、水和戊二醛水溶液在微波輻射下反應，得混合物；
(3)在步驟(2)的混合物中加入步驟(1)得到的殼聚糖乙酸溶液，在微波輻射下反應，自然冷卻后加入naoh水溶液浸泡，經(jīng)抽濾、洗滌、真空干燥得所述2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖。
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)量分數(shù)為1～5％，每g殼聚糖中加入30～70ml乙酸溶液。
優(yōu)選地，步驟(2)中，水的加入量為殼聚糖質(zhì)量的50～100倍。
優(yōu)選地，步驟(2)中，戊二醛水溶液的質(zhì)量分數(shù)為20～30％，每g殼聚糖中加入1～7ml戊二醛水溶液。
優(yōu)選地，步驟(2)中，反應時間為10～60min，隨著反應時間的增加，2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的功能基轉(zhuǎn)化率先增加后趨于平緩。進一步優(yōu)選，反應溫度為20～60min。
優(yōu)選地，步驟(2)中，反應溫度為20～45℃，隨著溫度的升高，2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的功能基轉(zhuǎn)化率先升高后下降。進一步優(yōu)選，步驟(2)中，反應溫度為35～45℃。
優(yōu)選地，步驟(2)中，所述微波輻射功率為300～500w。
優(yōu)選地，殼聚糖與配體(2,6-二氨基吡啶)的摩爾比為1：1～5，隨著配體投加比例的增加，功能基轉(zhuǎn)化率先增加后趨于平緩且有降低的趨勢。因為反應活性位點當達到飽和狀態(tài)后，阻礙了反應的正向進行，且伴隨著摩爾比的繼續(xù)增加，功能基轉(zhuǎn)化率則基本不再發(fā)生較為顯著的變化。進一步優(yōu)選，殼聚糖與配體(2,6-二氨基吡啶)的摩爾比為1：3～5。
優(yōu)選地，步驟(3)中，所述naoh水溶液的質(zhì)量分數(shù)為3～7％，naoh水溶液的用量可根據(jù)實際情況進行調(diào)節(jié)，以完全浸泡樣品為準。
優(yōu)選地，步驟(3)中，所述反應溫度為15～45℃，隨著溫度的升高，2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的功能基轉(zhuǎn)化率先升高后下降。進一步優(yōu)選，步驟(3)中，反應溫度為30～45℃。
優(yōu)選地，步驟(3)中，反應時間為10～60min，隨著反應時間的增加，2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的功能基轉(zhuǎn)化率先增加后趨于平緩。進一步優(yōu)選，步驟(3)中，反應溫度為30～60min。
優(yōu)選地，步驟(3)中，所述微波輻射功率為300～500w。
本發(fā)明還提供了一種上述2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖在吸附莧菜紅中的應用。
本發(fā)明還提供了一種上述2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖在飲料中分析檢測莧菜紅的應用。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用，通過2,6-二氨基吡啶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，對此具有較強的化學反應能力，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，殼聚糖合成操作簡單方便，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行改性。和傳統(tǒng)加熱比較，可大大縮短反應時間，加快反應速率，加熱均勻，且降低生產(chǎn)成本，可以得到吸附性能更為優(yōu)良的殼聚糖。
3、本發(fā)明提供的2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖抗干擾能力強?？苫厥?，可重復使用，能夠提高資源的利用率。此方法易操作，成本低、分離效果好?？纱罅繎糜谑称泛铣缮氐臋z測。
4、本發(fā)明中采用2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖預富集與分光光度法聯(lián)用測定的結(jié)果和高效液相色譜法測定的結(jié)果基本相同，且樣品中莧菜紅的含量在國家限量標準范圍內(nèi)，加標回收率達到了檢測的可接受水平。因此可建立一種2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖分離預富集-紫外可見分光光度法檢測食品中莧菜紅的方法，具有檢測成本低、精密度高、準確性好、檢出限能夠滿足要求等優(yōu)點。
附圖說明
圖1為殼聚糖(cts)、2,6-二氨基吡啶(2,6-dap)何2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖(dacts)的紅外光譜；
圖2為殼聚糖(cts)、2,6-二氨基吡啶(2,6-dap)和2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖(dacts)的熱重曲線圖；
圖3為dacts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dacts在不同溫度下對莧菜紅溶液的吸附性能結(jié)果圖。
具體實施方式
本發(fā)明中，計算功能基轉(zhuǎn)化率(％)的方法如下：
通過百萬分之一的天平準確稱取1.000～2.000mg的2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖微球，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2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖微球中的n元素的含量，并通過以下公式計算2,6-二氨基吡啶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2,6-二氨基吡啶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)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
實施例1
一種2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的制備方法，依次進行以下步驟：
(1)準確稱取0.4g殼聚糖(cts)置于反應溶劑20ml2％乙酸溶液中，攪拌直至溶解，得到殼聚糖乙酸溶液；
(2)稱取與殼聚糖摩爾比為3:1的2,6-二氨基吡啶(2,6-dap)、30ml蒸餾水和2ml質(zhì)量分數(shù)為25％的戊二醛溶液置于三頸瓶，放置于微波反應器中，300w微波輻射功率下，以300rmp的轉(zhuǎn)速以40℃加熱攪拌20min；
(3)在步驟(2)中加入步驟(1)的殼聚糖乙酸溶液，300w微波輻射功率下，以35℃加熱40min后，冷卻后，加入250ml的5％naoh水溶液浸泡，然后抽濾，最后依次用丙酮、乙醚、乙醇、蒸餾水洗至中性。將上述沖洗后的2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖放入50℃下真空干燥24h，即得到2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖(dacts)。
經(jīng)檢測，所得2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的功能基轉(zhuǎn)化率為41.48％。
所得2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的紅外光譜如圖1所示，殼聚糖(cts)和2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖(dacts)中3400cm-1處的吸收峰是由o-h和n-h的伸縮振動重疊，經(jīng)過化學改性后的dacts在3400cm-1的吸收峰增強，該吸收帶相對變尖，這是由于形成席夫堿，-nh2形成了c＝n。殼聚糖(cts)在2921cm-1出現(xiàn)-ch伸縮振動峰，在dacts中2919cm-1處的吸收峰增強，是由于氨基增多，且1581cm-1處出現(xiàn)-ch2的彎曲振動峰，亞甲基增多，dacts紅外光譜圖在1640cm-1附近出現(xiàn)c＝n伸縮振動吸收峰，說明是由于戊二醛交聯(lián)產(chǎn)生。1062cm-1處為-nh的伸縮振動峰，在dacts中峰強度增大，氨基增多，并且在1450cm-1處出現(xiàn)了吡啶中c＝n特征吸收峰，說明已成功合成了2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖。
殼聚糖(cts)、2,6-二氨基吡啶(2,6-dap)、2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖(dacts)的熱重曲線圖如圖2所示。dacts可耐245℃以下的溫度，熱穩(wěn)定性較好，溫度超過485℃時幾乎完全破壞了dacts的結(jié)構(gòu)。殼聚糖(cts)和2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖(dacts)的熱分解過程分為兩個階段。
cts：第一階段為25℃到105℃，失重率約為7.96％，主要是水分的蒸發(fā)，105℃到275℃之間幾乎沒有失重。第二階段為275℃到485℃，失重迅速，失重率約為51.69％，應該是由于殼聚糖分子熱分解。485℃到800℃，殼聚糖的重量趨于穩(wěn)定，大約剩余28.90％的灰燼和殘渣。
dacts：第一階段在25℃到245℃，分解緩慢，可能是由于水分的蒸發(fā)，失重率約為10.98％。第二階段為從245℃至485℃，分解迅速，基本分解完全，失重率約為50.70％。與cts失重曲線不同，說明兩者斷裂的化學鍵不同。在485℃后，dacts和cts的失重曲線相似，基本趨于穩(wěn)定，得到分解后的灰燼和殘渣殘留，并且可以看出dacts較cts的重量大，說明dacts改性成功。
實施例2
一種2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的制備方法，依次進行以下步驟：
(1)準確稱取0.4g殼聚糖(cts)置于反應溶劑20ml4％乙酸溶液中，攪拌直至溶解，得到殼聚糖乙酸溶液；
(2)稱取與殼聚糖摩爾比為3:1的2,6-二氨基吡啶(2,6-dap)、30ml蒸餾水和2ml質(zhì)量分數(shù)為25％的戊二醛溶液置于三頸瓶，放置于微波反應器中，300w微波輻射功率下，以300rmp的轉(zhuǎn)速以45℃加熱攪拌20min；
(3)在步驟(2)中加入步驟(1)的殼聚糖乙酸溶液，300w微波輻射功率下，以45℃加熱40min后，冷卻后，加入250ml的5％naoh水溶液浸泡，然后抽濾，最后依次用丙酮、乙醚、乙醇、蒸餾水洗至中性。將上述沖洗后的2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖放入50℃下真空干燥24h，即得到2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖(dacts)。
經(jīng)檢測，所得2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的功能基轉(zhuǎn)化率為40.8％。
實施例3
一種2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的制備方法，依次進行以下步驟：
(1)準確稱取0.4g殼聚糖(cts)置于反應溶劑15ml5％乙酸溶液中，攪拌直至溶解，得到殼聚糖乙酸溶液；
(2)稱取與殼聚糖摩爾比為3:1的2,6-二氨基吡啶(2,6-dap)、30ml蒸餾水和2ml質(zhì)量分數(shù)為25％的戊二醛溶液置于三頸瓶，放置于微波反應器中，300w微波輻射功率下，以300rmp的轉(zhuǎn)速以30℃加熱攪拌50min；
(3)在步驟(2)中加入步驟(1)的殼聚糖乙酸溶液，300w微波輻射功率下，以30℃加熱50min后，冷卻后，加入250ml的5％naoh水溶液浸泡，然后抽濾，最后依次用丙酮、乙醚、乙醇、蒸餾水洗至中性。將上述沖洗后的2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖放入50℃下真空干燥24h，即得到2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖(dacts)。
經(jīng)檢測，所得2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的功能基轉(zhuǎn)化率為32.6％。
實施例4
一種2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的制備方法，依次進行以下步驟：
(1)準確稱取0.4g殼聚糖(cts)置于反應溶劑25ml1％乙酸溶液中，攪拌直至溶解，得到殼聚糖乙酸溶液；
(2)稱取與殼聚糖摩爾比為3:1的2,6-二氨基吡啶(2,6-dap)、30ml蒸餾水和2ml質(zhì)量分數(shù)為25％的戊二醛溶液置于三頸瓶，放置于微波反應器中，300w微波輻射功率下，以300rmp的轉(zhuǎn)速以25℃加熱攪拌60min；
(3)在步驟(2)中加入步驟(1)的殼聚糖乙酸溶液，300w微波輻射功率下，以25℃加熱60min后，冷卻后，加入250ml的5％naoh水溶液浸泡，然后抽濾，最后依次用丙酮、乙醚、乙醇、蒸餾水洗至中性。將上述沖洗后的2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖放入50℃下真空干燥24h，即得到2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖(dacts)。
經(jīng)檢測，所得2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的功能基轉(zhuǎn)化率為23.8％。
實施例5
一種2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的制備方法，依次進行以下步驟：
(1)準確稱取0.4g殼聚糖(cts)置于反應溶劑20ml4％乙酸溶液中，攪拌直至溶解，得到殼聚糖乙酸溶液；
(2)稱取與殼聚糖摩爾比為3:1的2,6-二氨基吡啶(2,6-dap)、30ml蒸餾水和2ml質(zhì)量分數(shù)為25％的戊二醛溶液置于三頸瓶，放置于微波反應器中，300w微波輻射功率下，以300rmp的轉(zhuǎn)速以15℃加熱攪拌60min；
(3)在步驟(2)中加入步驟(1)的殼聚糖乙酸溶液，300w微波輻射功率下，以35℃加熱40min后，冷卻后，加入250ml的5％naoh水溶液浸泡，然后抽濾，最后依次用丙酮、乙醚、乙醇、蒸餾水洗至中性。將上述沖洗后的2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖放入50℃下真空干燥24h，即得到2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖(dacts)。
經(jīng)檢測，所得2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的功能基轉(zhuǎn)化率為11.9％。
實施例6
一種2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的制備方法，依次進行以下步驟：
(1)準確稱取0.4g殼聚糖(cts)置于反應溶劑20ml4％乙酸溶液中，攪拌直至溶解，得到殼聚糖乙酸溶液；
(2)稱取與殼聚糖摩爾比為3:1的2,6-二氨基吡啶(2,6-dap)、30ml蒸餾水和2ml質(zhì)量分數(shù)為25％的戊二醛溶液置于三頸瓶，放置于微波反應器中，300w微波輻射功率下，以300rmp的轉(zhuǎn)速以45℃加熱攪拌10min；
(3)在步驟(2)中加入步驟(1)的殼聚糖乙酸溶液，300w微波輻射功率下，以35℃加熱40min后，冷卻后，加入300ml的3％naoh水溶液浸泡，然后抽濾，最后依次用丙酮、乙醚、乙醇、蒸餾水洗至中性。將上述沖洗后的2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖放入50℃下真空干燥24h，即得到2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖(dacts)。
經(jīng)檢測，所得2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的功能基轉(zhuǎn)化率為20.4％。
實施例7
一種2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的制備方法，依次進行以下步驟：
(1)準確稱取0.4g殼聚糖(cts)置于反應溶劑20ml4％乙酸溶液中，攪拌直至溶解，得到殼聚糖乙酸溶液；
(2)稱取與殼聚糖摩爾比為3:1的2,6-二氨基吡啶(2,6-dap)、30ml蒸餾水和2ml質(zhì)量分數(shù)為25％的戊二醛溶液置于三頸瓶，放置于微波反應器中，300w微波輻射功率下，以300rmp的轉(zhuǎn)速以35℃加熱攪拌20min；
(3)在步驟(2)中加入步驟(1)的殼聚糖乙酸溶液，300w微波輻射功率下，以35℃加熱20min后，冷卻后，加入200ml的7％naoh水溶液浸泡，然后抽濾，最后依次用丙酮、乙醚、乙醇、蒸餾水洗至中性。將上述沖洗后的2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖放入50℃下真空干燥24h，即得到2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖(dacts)。
經(jīng)檢測，所得2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的功能基轉(zhuǎn)化率為29.2％。
實施例8
一種2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的制備方法，依次進行以下步驟：
(1)準確稱取0.4g殼聚糖(cts)置于反應溶劑20ml3％乙酸溶液中，攪拌直至溶解，得到殼聚糖乙酸溶液；
(2)稱取與殼聚糖摩爾比為3:1的2,6-二氨基吡啶(2,6-dap)、30ml蒸餾水和2ml質(zhì)量分數(shù)為25％的戊二醛溶液置于三頸瓶，放置于微波反應器中，300w微波輻射功率下，以300rmp的轉(zhuǎn)速以35℃加熱攪拌20min；
(3)在步驟(2)中加入步驟(1)的殼聚糖乙酸溶液，300w微波輻射功率下，以45℃加熱10min后，冷卻后，加入250ml的6％naoh水溶液浸泡，然后抽濾，最后依次用丙酮、乙醚、乙醇、蒸餾水洗至中性。將上述沖洗后的2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖放入50℃下真空干燥24h，即得到2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖(dacts)。
經(jīng)檢測，所得2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的功能基轉(zhuǎn)化率為20.9％。
實施例9
一種2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的制備方法，依次進行以下步驟：
(1)準確稱取0.4g殼聚糖(cts)置于反應溶劑20ml2％乙酸溶液中，攪拌直至溶解，得到殼聚糖乙酸溶液；
(2)稱取與殼聚糖摩爾比為5:1的2,6-二氨基吡啶(2,6-dap)、30ml蒸餾水和2ml質(zhì)量分數(shù)為25％的戊二醛溶液置于三頸瓶，放置于微波反應器中，300w微波輻射功率下，以300rmp的轉(zhuǎn)速以40℃加熱攪拌20min；
(3)在步驟(2)中加入步驟(1)的殼聚糖乙酸溶液，300w微波輻射功率下，以35℃加熱40min后，冷卻后，加入250ml的5％naoh水溶液浸泡，然后抽濾，最后依次用丙酮、乙醚、乙醇、蒸餾水洗至中性。將上述沖洗后的2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖放入50℃下真空干燥24h，即得到2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖(dacts)。
經(jīng)檢測，所得2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的功能基轉(zhuǎn)化率為41.6％。
實施例10
一種2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的制備方法，依次進行以下步驟：
(1)準確稱取0.4g殼聚糖(cts)置于反應溶劑20ml2％乙酸溶液中，攪拌直至溶解，得到殼聚糖乙酸溶液；
(2)稱取與殼聚糖摩爾比為1:1的2,6-二氨基吡啶(2,6-dap)、30ml蒸餾水和2ml質(zhì)量分數(shù)為25％的戊二醛溶液置于三頸瓶，放置于微波反應器中，300w微波輻射功率下，以300rmp的轉(zhuǎn)速以40℃加熱攪拌20min；
(3)在步驟(2)中加入步驟(1)的殼聚糖乙酸溶液，300w微波輻射功率下，以35℃加熱40min后，冷卻后，加入250ml的5％naoh水溶液浸泡，然后抽濾，最后依次用丙酮、乙醚、乙醇、蒸餾水洗至中性。將上述沖洗后的2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖放入50℃下真空干燥24h，即得到2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖(dacts)。
經(jīng)檢測，所得2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的功能基轉(zhuǎn)化率為20.7％。
實施例11～16
準確稱取6份10mg2,6-二氨基吡啶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2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的溶液為空白對照實驗，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，吸附容量的計算公式如下:
式中：
qe—2,6-二氨基吡啶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—2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖吸附劑的質(zhì)量(g)。
本實施例研究了2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖(dacts)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dacts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，dacts對莧菜紅的吸附容量隨之增加，且最佳吸附ph為3，dacts對莧菜紅的吸附容量較高，其最大吸附量為488.7mg/g。在酸性條件下，有利于dacts對莧菜紅的吸附。這是由于在酸性溶液中，dacts的-nh2質(zhì)子化，形成-nh3+，而莧菜紅萘環(huán)上的磺酸基團在酸性溶液中則以陰離子的形式存在，dacts通過靜電作用吸附莧菜紅。當溶液ph繼續(xù)增大時，dacts的吸附容量均隨之降低。這是由于dacts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。
實施例17～19
稱取三份10mg的2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖(dacts)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莧菜紅標準溶液，分別在288k、298k和308k，振蕩頻率為100rmp條件下恒溫振蕩進行吸附。定時定量移取少量溶液進行測定，直至溶液中剩余莧菜紅濃度不再變化，即吸附實驗達到平衡。
本實施例研究了dacts在溫度288k、298k和308k下對莧菜紅的吸附熱力學性質(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dacts的吸附位點較多，較大的傳質(zhì)推動力使得2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖對莧菜紅的吸附速率較快，因此隨著時間的增加，dacts對莧菜紅的吸附量增加迅速。但隨著吸附的進一步進行，dacts的表面吸附位點在逐漸減少，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dacts的吸附速率減小，最后吸附達到平衡狀態(tài)。dacts對莧菜紅的吸附平衡時間為400min。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，相應地，dacts的最大吸附量也隨之升高，說明dacts對莧菜紅的吸附是一個吸熱過程，溫度的升高有利于吸附的正向進行。
實施例20～22
將實施例18中吸附飽和后的2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖(dacts)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)。
dacts的解吸能力大小是評價其吸附性能好壞的一個重要因素。解吸能力的大小關(guān)系到2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的再生性能，莧菜紅的回收效率，以及實際應用價值，因此，本實施例對dacts改性殼聚糖的解吸能力進行探討，實驗結(jié)果如表1所示。
表1三種不同解吸劑對dacts的解吸率
由上表可知，解吸劑的種類以及濃度的不同均會對解吸效果有較大的影響。在對莧菜紅的解吸過程中，dacts在2mol/l的naoh的作用下解吸率最大，dacts的最大解吸率為96.6％。
實施例23
在解吸過程中，解吸劑可能會影響2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的吸附性能。因此本實驗以2mol/l的naoh作為dacts的解吸劑，探討了2,6-二氨基吡啶改性殼聚糖的吸附-解吸重復利用實驗，重復吸附-解吸過程5次，計算其重復使用率，實驗結(jié)果見表2。
表2dacts的吸附率
再生實驗的結(jié)果顯示，經(jīng)過5次重復實驗后，dacts對莧菜紅的吸附量為首次飽和吸附量的87.7％。綜上可得，dacts具有較好的再生能力和重復使用性能。
實施例24
(1)樣品預處理
將購買的某品牌果味型碳酸飲料取25ml，在室溫下超聲波除氣20min，用來去除待測樣品中的co2，并使用0.45μm濾膜過膜處理，定容至250ml備用。
取25ml紫葡萄味預調(diào)酒，通過80℃條件下水浴加熱30min，除去待測樣品中的乙醇，并使用0.45μm濾膜過膜處理，定容至250ml備用。
取25ml草莓露酒，通過80℃條件下水浴加熱30min，除去待測樣品中的乙醇，并使用0.45μm濾膜過膜處理，定容至250ml備用。
(2)預富集-分光光度法
將預處理所得樣液通過100mgdacts進行吸附，以1.0ml/min的流速預富集、以2mol/l的naoh水溶液為洗脫液，以0.5ml/min的流速洗脫，在524nm下采用紫外-可見分光光度法測定流出液中莧菜紅的濃度
對比試驗：根據(jù)國標中莧菜紅的檢測方法gb5009.35-2016《食品中合成著色劑的測定》處理后用通過高效液相色譜儀進行未經(jīng)處理的樣品中莧菜紅含量的測定。
兩種方法測定飲料中莧菜紅的對比結(jié)果如表3所示：
表3兩種分析方法對樣品的測定結(jié)果
實驗結(jié)果表明，兩種方法所測得的莧菜紅含量基本相同，但通過用dacts進行分離富集，并用紫外-可見分光光度法測定莧菜紅含量，更易操作、成本低，并低于gb2760-2014碳酸飲料和配制酒中莧菜紅的限量標準(≤0.05g/kg)，說明該果味型碳酸飲料、紫葡萄味預調(diào)酒、草莓露酒中莧菜紅的含量均在安全限度范圍內(nèi)。綜上，利用本發(fā)明的方法雖然與高效液相色譜法相同，但其操作方法簡單、成本低，更適合用于食品合成色素的檢測。