CN103554299B

CN103554299B - 一种抑制溶液中海藻胶降解的方法

Info

Publication number: CN103554299B
Application number: CN201310488992.2A
Authority: CN
Inventors: 夏延致; 龙晓静; 纪全; 隋坤艳; 周琳琳
Original assignee: Qingdao University
Current assignee: Qingdao University
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2033-10-17
Also published as: CN103554299A

Abstract

本发明公开了一种抑制溶液中海藻胶降解的方法，属于化学降解技术领域。其解决了现有技术中因海藻胶在溶液中易降解而导致无法利用的问题。本发明方法包括：首先将抑制剂加入到去离子水中混合均匀得到分散体一；然后将一定量的海藻胶加入到分散体一中，得到复合溶液；最后将复合溶液静置测降解率。本发明抑制剂选用的是：碳材料、纳米氧化物及水分散性金属氧化物颜料或抗菌物质，本发明抑制剂可以有效抑制溶液中的海藻胶大幅降解，操作快捷、绿色环保，特别是在纤维材料及纺织行业，满足了人们对环境及加工工艺条件的需求，同时在生物工程、医药、食品等领域都有极其重要的应用前景。

Description

一种抑制溶液中海藻胶降解的方法

技术领域

本发明属于化学降解技术领域，具体涉及一种抑制溶液中海藻胶降解的方法。

背景技术

海藻胶包括褐藻胶、卡拉胶、琼胶等，其中褐藻胶（海藻酸钠）是由α-L-古洛糖醛酸和β-D-甘露糖醛酸以1，4糖苷键键接形成的强极性线型高分子化合物（化学结构如图1所示）；卡拉胶（化学结构如图2所示）是由硫酸基化的或非硫酸基化的半乳糖和3，6-脱水半乳糖通过α-1，3糖苷键和β-1，4键交替连接而成，在1，3连接的D半乳糖单位C4上带有1个硫酸基。由于其中硫酸酯结合形态的不同，可分为K型、I型、L型；琼胶（化学结构如图3所示）是以琼二糖为骨架组成的链形分子糖，其中琼二糖是由1,4连接的3,6-内醚-α-L-吡喃半乳糖和1,3连接的β-D-吡喃半乳糖不断重复交替连接构成的链形分子中性糖。此外还含有很少的L-半乳糖、6-甲基-D-半乳糖和硫酸基、丙酮酸、D-木糖和葡萄糖酸等分子结构。

上述海藻胶以其生物相容性、易降解性、易衍生化等优点广泛应用于医药、化妆品、食品、纺织和造纸等行业等各个领域，特别是近年来发展起来的海藻纤维工业领域。其中，防降解性成为海藻工业发展的前提。在加工成型前期，海藻胶溶液易降解，这是因为其单体由糖苷键键接而成，而断键最薄弱的部位就在苷键处，这一缺点成了整个产业技术的瓶颈。目前有关海藻胶降解抑制方面的研究报道主要是对其进行交联，如：李博等（海藻酸钠热稳定性能的研究，安徽农业科学，2009年8月）提出了海藻酸钠大分子在溶液中降解的问题，并指出了交联后的产生的不利因素；CN102070786A公开了一种透明质酸-海藻酸钠复合水凝胶，其制备得到的制备得到的复合改性物具有较高的机械性能、抗透明质酸酶降解能力、生物相容性等优点；但是上述交联后的海藻胶失去了它很多优良的性能。

综上所述，开发一种防止海藻胶在溶液中降解的方法是十分必要的。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种抑制溶液中海藻胶降解的方法，该方法解决了因海藻胶在溶液中易降解而导致无法利用的问题，提高了海藻胶利用率，降低了生产成本，在医药、化妆品、食品、纺织等领域有着巨大的应用前景和市场价值。

本发明技术方案包括：

一种抑制溶液中海藻胶降解的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：称取一定量的抑制剂加入到去离子水中，搅拌、使其充分混合，得到分散体一；

步骤2：向所述分散体一中加入海藻胶，所述海藻胶与所述抑制剂的质量比为100:0.1～15，搅拌0.5～10h，得到复合溶液；

步骤3：将所述复合溶液静置30～50天，计算海藻胶在溶液中的降解率。

作为本发明的一个优选方案，上述抑制剂为：碳材料、纳米氧化物及水分散性金属氧化物颜料或抗菌物质。

作为本发明的另一个优选方案，上述碳材料为炭黑、活性炭、氧化石墨烯或碳纳米管；

上述纳米氧化物及水分散性金属氧化物颜料为纳米氧化钇、纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米二氧化硅、碳黑、钴蓝、钒酸铋或氧化铁红；

上述抗菌物质为硝酸银，罗红霉素或氨苄青霉素。

上述步骤2中搅拌速度为100-1000r/min。

上述海藻胶为海藻酸钠、卡拉胶或琼胶。

本发明所带来的有益技术效果：

本发明提出了一种抑制溶液中海藻胶降解的方法，首先将抑制剂加入到去离子水中混合均匀得到分散体一；然后将一定量的海藻胶加入到分散体一中，得到复合溶液；最后将复合溶液静置。本发明抑制剂选用的是：碳材料、纳米氧化物及水分散性金属氧化物颜料或抗菌物质，通过搅拌、混合，使抑制剂充分分布于海藻胶大分子中，利用碳材料吸收紫外光和稳定海藻胶大分子的作用，减缓海藻胶大分子间的运动，保护海藻胶大分子中的糖苷键；利用水分散性无机颜料粒子吸收和散射紫、红外光；利用抗菌物质抑制溶液中微生物的产生，达到抗菌的效果，减少海藻胶溶液的光降解、热降解以及生物降解，从而起到抑制海藻胶溶液降解的目的；本发明选用海藻胶与抑制剂的质量比为100:0.1～15，因为抑制剂的用量太多易团聚，且容易造成产品内部缺陷；抑制剂用量太少则防降解效果不明显；本发明搅拌时间为0.5～10h，时间太长，容易造成因搅拌时间长而引起的不必要的机械降解；时间太短，海藻胶固体不能得到充分的溶解，与防降解物质的混合达不到最佳分散状态，最佳的搅拌时间为0.5～10h；

本发明成本低、操作简单易控制、海藻胶降解率低，可应用在纺织纤维材料、生命科学、生物工程、医药、食品等领域。本发明操作简单实用、防降解效果好、成本低、市场收益大；

通过本发明方法处理的海藻胶溶液，保证了加工后期成品的质量且赋予了产品不同色泽，可广泛应用于日常生活领域；

通过本发明方法处理的海藻胶/碳材料溶液纺成纤维，可以吸附有机染料，净化污水的同时还可避免碳材料造成的二次污染。

附图说明

图1为海藻酸钠的分子结构式；

图2为卡拉胶的分子结构式；

图3为琼胶的分子结构式。

具体实施方式

本发明，海藻胶包括褐藻胶、卡拉胶、琼胶，其中褐藻胶（海藻酸钠）是由α-L-古洛糖醛酸和β-D-甘露糖醛酸以1，4糖苷键键接形成的强极性线型高分子化合物，其结构式如图1所示，卡拉胶结构式如图2所示，琼胶结构式如图3所示。

本发明，抑制剂，也称为缓聚剂，主要作用是阻滞海藻胶在溶液中的降解，本发明所选抑制剂为碳材料、纳米氧化物及水分散性金属氧化物颜料或抗菌物质，其中，本发明优选碳材料为：炭黑、活性炭、氧化石墨烯或碳纳米管；纳米氧化物及水分散性金属氧化物颜料为纳米氧化钇、纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米二氧化硅、碳黑、钴蓝、钒酸铋或氧化铁红；抗菌物质为硝酸银，罗红霉素或氨苄青霉素，上述原料均可通过商业渠道购买得到。

本发明一种抑制溶液中海藻胶降解的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：称取一定量的上述抑制剂加入到去离子水中，搅拌、使其充分混合，得到分散体一；

步骤2：向分散体一中加入海藻胶，海藻胶与抑制剂的质量比为100:0.1～15，搅拌0.5～10h，得到复合溶液；

步骤3：将所述复合溶液静置30～50天，计算海藻胶降解率。

本发明海藻胶的降解率是根据（式1）来计算的：

降解率=（初始粘度-降解后粘度）/初始粘度（式1）；

其中测量粘度的工具为数字旋转粘度计和凝胶渗透色谱仪。

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1：

步骤1：称取0.6g炭黑加入到570mL去离子水中，搅拌使炭黑完全润湿并超声处理，得到均匀的炭黑分散体一；

步骤2：称取30g海藻酸钠加入到步骤1的炭黑分散体一中，在转速300r/min下机械搅拌4h，得到分散均匀的炭黑/海藻酸钠复合溶液；

步骤3：静置45天后计算海藻酸钠在溶液中的降解率为9.8%。

实施例2：

步骤1：称取0.006g炭黑加入到594mL去离子水中，搅拌使炭黑完全润湿并超声处理，得到均匀的炭黑分散体一；

步骤2：称取6g海藻酸钠加入到炭黑分散体一中，在转速300r/min下机械搅拌0.5h，得到分散均匀的炭黑/海藻酸钠复合溶液；

步骤3：静置45天后计算海藻酸钠在溶液中的降解率为35.3%。

实施例3：

步骤1：称取13.5g炭黑加入到510mL去离子水中，搅拌使炭黑完全润湿并超声处理，得到均匀的炭黑分散体一；

步骤2：称取90g海藻酸钠加入到炭黑分散体一中，在转速300r/min下机械搅拌10h，得到分散均匀的炭黑/海藻酸钠复合溶液；

步骤3：静置45天后计算海藻酸钠在溶液中的降解率为30.7%。

实施例4：

步骤1：称取4.2g活性炭加入到570mL去离子水中，搅拌使炭黑完全润湿并超声处理，得到均匀的炭黑分散体一；

步骤2：称取42g海藻酸钠加入到炭黑分散体一中，在转速300r/min下机械搅拌5h，得到分散均匀的活性炭/海藻酸钠复合溶液；

步骤3：静置45天后计算海藻酸钠在溶液中的降解率为17.1%。

实施例5：

步骤1：称取固含量为0.6g的氧化铁红颜料浆液，加入到570mL去离子水中，搅拌得到均匀的分散体一；

步骤2：称取30g海藻酸钠加入到炭黑分散体一中，在转速300r/min下机械搅拌4h，得到分散均匀的混合溶液；

步骤3：静置45天后计算海藻酸钠在溶液中的降解率为23.4%。

实施例6：

步骤1：称取固含量为0.006g的氧化铁红颜料浆液，加入到594mL去离子水中，搅拌得到均匀的分散体一；

步骤2：称取6g海藻酸钠加入到炭黑分散体一中，在转速300r/min下机械搅拌0.5h，得到分散均匀的混合溶液；

步骤3：静置45天后计算海藻酸钠在溶液中的降解率为45.6%。

实施例7：

步骤1：称取固含量为13.5g的氧化铁红颜料浆液，加入到510mL去离子水中，搅拌得到均匀的分散体一；

步骤2：称取90g海藻酸钠加入到炭黑分散体中，在转速300r/min下机械搅拌10h，得到分散均匀的混合溶液；

步骤3：静置45天后计算海藻酸钠在溶液中的降解率为38.2%。

实施例8：

步骤1：称取固含量为4.2g的钴蓝颜料浆液，加入到558mL去离子水中，搅拌得到均匀的分散体一；

步骤2：称取42g海藻酸钠加入到炭黑分散体中，在转速300r/min下机械搅拌5h，得到分散均匀的混合溶液；

步骤3：静置45天后计算海藻酸钠在溶液中的降解率为30.3%。

实施例9：

步骤1：称取0.6g硝酸银加入到570mL去离子水中，搅拌使其完全溶解；

步骤2：称取30g海藻酸钠加入到硝酸银溶液中，在转速300r/min下机械搅拌4h，得到分散均匀的复合溶液；

步骤3：静置45天计算海藻酸钠在溶液中的降解率为11.6%。

实施例10：

步骤1：称取0.006g硝酸银加入到594mL去离子水中，搅拌使其完全溶解；

步骤2：称取6g海藻酸钠加入到硝酸银溶液中，在转速300r/min下继续搅拌0.5h，得到分散均匀的复合溶液；

步骤3：静置45天计算海藻酸钠在溶液中的降解率为42.1%。

实施例11:

步骤1：称取13.5g硝酸银加入到510mL去离子水中，搅拌使其完全溶解；

步骤2：称取90g海藻酸钠加入到硝酸银溶液中，在转速300r/min下机械搅拌10h，得到分散均匀的复合溶液；

步骤3：静置45天计算海藻酸钠在溶液中的降解率为38.3%。

实施例12：

步骤1：称取4.2g罗红霉素加入到558mL去离子水中，搅拌使其完全溶解；

步骤2：称取42g海藻酸钠加入到硝酸银溶液中，在转速300r/min下机械搅拌5h，得到分散均匀的复合溶液；

步骤3：静置45天计算海藻酸钠在溶液中的降解率为20%。

实施例13：

本实施例为对比实验，首先称取30g海藻酸钠粉末加到570mL去离子水中，边加边搅拌；然后在转速300r/min下机械搅拌4h，得到分散均匀海藻酸钠溶液；最后，静置45天计算海藻酸钠在溶液中的降解率为76.8%。

当然，实施例1～13中的海藻酸钠也可用卡拉胶或者琼胶代替。

Claims

1.一种抑制溶液中海藻酸钠降解的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤2：称取30g海藻酸钠加入到步骤1的炭黑分散体一中，在转速300r/min下机械搅拌4h，得到分散均匀的炭黑/海藻酸钠复合溶液。