CN101935360A

CN101935360A - 一种魔芋葡甘聚糖酯化反应的方法

Info

Publication number: CN101935360A
Application number: CN 201010270592
Authority: CN
Inventors: 潘志东; 孟俊杰; 王燕民
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2010-09-02
Publication date: 2011-01-05

Abstract

本发明提供了一种魔芋葡甘聚糖酯化反应的方法，采用机械力化学方法，包括如下步骤：第一步：将魔芋葡甘聚糖烘干至含水量低于4%，然后加入质量为魔芋葡甘聚糖质量0.5~5%的酯化改性剂；第二步：按振动磨的研磨罐50~90%的体积填充率准备研磨介质；第三步：把所述魔芋葡甘聚糖与所述研磨介质混合均匀后加入所述振动磨的研磨罐内，密封好所述研磨罐，启动所述振动磨研磨20~60分钟；第四步：通过筛分将研磨介质和样品分离，得到酯化反应的魔芋葡甘聚糖。本发明提供的魔芋葡甘聚糖酯化反应的方法采用了机械力化学方法，操作简便，成本较低、不会形成污染，更有可能满足工业化生产对魔芋葡甘聚糖不同应用性能的要求。

Description

一种魔芋葡甘聚糖酯化反应的方法

技术领域

本发明涉及一种魔芋葡甘聚糖酯化反应的机械力化学方法。

背景技术

魔芋葡甘聚糖（Konjac glucomannan，简称KGM）是从天南星科植物－魔芋球茎中提取出来的一种天然多糖，是自然界已知的粘度最高的植物胶。由于其良好的成膜性、吸水性而被广泛用作膜材料、色谱填料、絮凝剂、吸水剂等高分子材料。KGM由D-葡萄糖和D-甘露糖按照大约1∶1.5的比例以β-1, 4糖苷键连接而成，在某些糖残基的C-3位上存在由β-1, 3糖苷键组成的支链，每条支链有几个到几十个糖残基，主链上大约每19个糖残基上有1个以酯键结合的乙酰基。在酸性条件下魔芋葡甘聚糖发生酯化反应，可以在一定程度上提高魔芋葡甘聚糖水溶胶的粘度、稳定性和抗菌性能，但是一直以来魔芋葡甘聚糖酯化的方法主要是在酸性条件下充分溶胀的魔芋葡甘聚糖水溶胶中，加入酯化反应剂对其进行酯化反应。这些常规的酯化方法，成本较高，操作工艺较为复杂，耗时。

机械力化学（Mechano-chemistry）是近年来人们研究的热点，在食品加工领域得到了广泛应用。但是，较多的研究注重于机械力化学对粉体进行微细化激活处理，而通过机械力化学法进行酯化反应的研究还未见报道。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种魔芋葡甘聚糖酯化反应的方法，采用的是机械力化学方法。该方法为干法加工，操作简便，耗时短，对改性产物及环境皆不会形成污染。

为实现上述目的，本发明提供的一种魔芋葡甘聚糖酯化反应的方法，采用机械力化学方法，包括如下步骤：

第一步：将魔芋葡甘聚糖烘干至含水量≤4%（但不为零），然后加入质量为所述魔芋葡甘聚糖质量0.5~5%的酯化改性剂；

第二步：按振动磨的研磨罐50~90%的体积填充率准备研磨介质；

第三步：把所述魔芋葡甘聚糖和改性剂的混合料与所述研磨介质混合均匀后加入所述振动磨的研磨罐内，密封好所述研磨罐，启动所述振动磨研磨20~60分钟；

第四步：通过筛分将研磨介质和样品分离，得到酯化后的魔芋葡甘聚糖。

为了更好地实现本发明，所述第一步中的烘干是指在40~80℃下采用鼓风干燥机或者真空烘箱干燥。

所述第一步中的酯化改性剂包括六偏磷酸钠，焦磷酸钠和三偏磷酸钠。

所述第二步中的研磨介质包括合金球或陶瓷球。

所述第二步中振动磨为卧式振动磨。

与现有的技术相比，本发明的魔芋葡甘聚糖酯化反应的方法具有如下优点：本发明提供的魔芋葡甘聚糖酯化反应的方法采用了机械力化学方法，为干法处理，因此操作较为简便，耗时短，对改性产物及环境皆不会形成污染，而且成本比较低，更有可能满足工业化生产中对魔芋葡甘聚糖不同应用性能的要求。

附图说明

图1是按照本发明提供的方法与酯化剂存在条件下制得的酯化反应的魔芋葡甘聚糖的消解-分光光度计测试数据图。

图2是按照本发明提供的方法与酯化剂存在条件下制得的酯化反应的魔芋葡甘聚糖的红外光谱测试数据。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明做进一步地详细描述，但本发明的实施方式并不限于此。参照中国国家标准《GB12092-89淀粉及其衍生物磷含量测定方法》，魔芋葡甘聚糖酯化反应是否发生，可以通过其消解-分光光度计数据来确定。从魔芋葡甘聚糖的消解-分光光度计数据图可以得到样品中的磷含量，经过机械力化学方法酯化后的魔芋葡甘聚糖样品中磷含量大约在0.2 wt %左右，而未进行改性的魔芋葡甘聚糖的磷含量大约在0-0.07 wt %的范围内，用磷含量可以反应出酯化的程度。通过X射线荧光光谱（XRF）的定性分析确定魔芋葡甘聚糖中存在接枝上的磷含量，同样可以得出酯化的结果。通过红外光谱分析可以确定魔芋葡甘聚糖是否发生了酯化反应。

实施例1

将50克魔芋葡甘聚糖进行酯化反应：

第一步：将魔芋葡甘聚糖在60℃用鼓风机干燥至含水量为3%，称取50 g，加入0.5克的六偏磷酸钠作为酯化改性剂；

第二步：按振动磨的研磨罐80%的体积填充率准备研磨介质，采用直径分别为15 mm、8 mm和6 mm的合金球作为研磨介质，三种球的体积比为28︰42︰30；

第三步：将上述魔芋葡甘聚糖和研磨介质混合均匀后加入上述研磨罐内，密封好研磨罐，启动振动磨研磨20 min；

所得魔芋葡甘聚糖样品的消解-分光光度计数据图如图1所示，消解后样品测得光密度为0.15，磷含量在图上读到为2.4μg，计算得到魔芋葡甘聚糖样品中的磷含量为0.2 wt %。

实施例2

将50克魔芋葡甘聚糖进行酯化反应：

第一步：采用真空烘箱将魔芋葡甘聚糖在80℃干燥至含水量为2%，称取50g烘干后的魔芋葡甘聚糖，加入2.5克的三偏磷酸钠作为改性剂；

第二步：按振动磨的研磨罐85%的体积填充率准备研磨介质，采用直径分别为15 mm，8 mm的氧化锆球作为研磨介质，两种氧化锆球的体积比为2：1；

第三步：将上述魔芋葡甘聚糖和研磨介质混合均匀后加入上述研磨罐内，密封好研磨罐，启动振动磨研磨30min；

第四步：通过筛分将研磨介质和样品分离，得到酯化反应的魔芋葡甘聚糖。

表1为按照本发明提供的方法与酯化剂存在条件下制得的酯化反应的魔芋葡甘聚糖的X射线荧光光谱测试数据。所得魔芋葡干聚糖样品的XRF测试结果说明，与未酯化的魔芋葡甘聚糖样品相比，其磷含量增加至1.22 wt %。

表1

	组分名称	含量（%）
			1	CHO	95.00
2	Na₂O	1.29
			3	MgO	0.09
4	Al₂O₃	0.01
			5	SiO₂	0.03
6	P₂O₅	2.80
			7	SO₃	0.16
8	Cl	0.03
			9	K₂O	0.45
10	CaO	0.00
			11	TiO₂	0.00
12	Cr₂O₃	0.00
			13	MnO	0.07
14	Fe₂O₃	0.00
			15	NiO	0.00
16	CuO	0.00
			17	ZnO	0.00

实施例3

将50克魔芋葡甘聚糖进行酯化反应：

第一步：采用鼓风干燥机将魔芋葡甘聚糖在70℃下干燥至含水量为3%，称取50g烘干后的魔芋葡甘聚糖，加入0.25克的焦磷酸钠作为改性剂；

第二步：按振动磨的研磨罐90%的体积填充率准备研磨介质，采用直径分别为8 mm，6 mm的氧化铝球作为研磨介质，两种氧化铝球的体积比为1:1；

第三步：将上述魔芋葡甘聚糖和研磨介质混合均匀加入上述研磨罐内，密封好研磨罐，启动振动磨研磨60min；

第四步：通过筛分将研磨介质和样品分离，得到酯化反应的魔芋葡甘聚糖。样品的红外光谱测试结果如图2所示。

实施例4

配制质量百分比浓度为1%的50℃魔芋葡甘聚糖水溶胶，加入六偏磷酸钠调节水溶胶的pH=2，反应2h，反应产物用质量百分比浓度为50%的乙醇反复洗涤，随后再用质量百分比浓度为95%的乙醇脱水，最后在60℃真空干燥得酯化反应的魔芋葡甘聚糖。所得样品和实施例1样品的对比测试结果如表2所示，可见，采用机械力化学方法可以快速有效地使魔芋葡甘聚糖发生酯化反应。

表2

样品	酯化反应所需时间（min）	样品中磷含量%
			实施例1样品	20 min	0.20
实施例4样品	120 min	0.22

Claims

1.一种魔芋葡甘聚糖酯化反应的方法，其特征是包括如下步骤：

第一步：将魔芋葡甘聚糖烘干至含水量≤4%，然后加入质量为所述魔芋葡甘聚糖质量0.5%~5%的酯化反应改性剂；

第二步：按振动磨的研磨罐50%~90%的体积填充率研磨介质；

第三步：把第一步中得到的魔芋葡甘聚糖和酯化反应改性剂的混合料与所述研磨介质混合均匀后加入所述振动磨的研磨罐内，密封好所述研磨罐，启动所述振动磨研磨20~60分钟；

2.根据权利要求1所述魔芋葡甘聚糖酯化反应的方法，其特征是第一步中所述烘干是在40~80℃下采用鼓风干燥机或者真空烘箱干燥。

3.根据权利要求1所述魔芋葡甘聚糖酯化反应的方法，其特征是，所述第一步中的酯化反应改性剂包括六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三偏磷酸钠中的一种以上。

4.根据权利要求1所述魔芋葡甘聚糖酯化反应的方法，其特征是所述第二步中的研磨介质包括合金球或陶瓷球。

5.根据权利要求1~4任一项所述魔芋葡甘聚糖酯化反应的方法，其特征是，所述第二步中振动磨为卧式振动磨。