魔芋葡甘聚糖的化学改性及其性质研究

作     者：侯占伟 

作者单位：武汉理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高山俊

授予年度：2008年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070305[理学-高分子化学与物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

主      题：降解 磺酰化 生物活性 氰乙基 液晶 

摘      要：由于石油、煤炭等化石资源日益减少,同时以石油为原料的非降解性高分子材料废弃物造成的环境污染日益严重,因此高分子科学与技术面临新的挑战。研究与开发以天然高分子为原料的新材料已成为高分子科学的前沿领域之一。魔芋葡甘聚糖(Konjac Glucomannan,简称KGM)作为一种天然高分子,是我国特产资源。它们无毒无害,可生物降解,KGM具有和纤维素类似的结构,但却具有纤维素所不具备的水溶解性,KGM分子中含有丰富的羟基及可修饰乙酰基团,使其便于通过绿色工艺进行化学改性。 一般说来,KGM的分子量可达10～6数量级.高分子量一方面使其具有优良的增稠性、凝胶性,另一方面却使其应用范围受到了很大限制.若能够实现KGM的可控降解,得到预期分子量范围的魔芋葡甘低聚糖.则可以使其有更广泛的应用领域. 在本文的研究工作中,首先,利用酶促及酸促的方法,确定不同的降解条件对魔芋葡甘聚糖分子量的影响,比较其分子量和溶解度,对酸降解和酶降解的工艺进行优化,得到所需分子量范围内的魔芋葡甘低聚糖。 其次,以硫酸酯化度和代表分子量大小的特性粘度为指标,对磺化工艺进行优化,研究并确定了较优的实验室制备工艺条件,将不同分子量的魔芋葡甘低聚糖磺酰化,使其取代度相近。用FTIR、元素分析、光散射、粘度测试对结构进行表征。并通过体外抗凝血活性测试、抗肿瘤测试、抑菌试验等方法研究其生物活性。测试结果表明,磺酰化魔芋葡甘聚糖的分子量在100 000～300 000之间时,其生物活性是较高的。不但具有抗凝血性能,还具有一定的抗肿瘤活性和抑菌活性。, 再次,参照氰乙基纤维素、氰乙基淀粉等工艺,对魔芋葡甘聚糖进行氰乙基改性,并对氰乙基魔芋葡甘聚糖的合成工艺进行优化,得到取代度较高的氰乙基魔芋葡甘聚糖;用FTIR、元素分析、粘度测试等测试对氰乙基魔芋葡甘聚糖的结构和溶致液晶行为进行表征。结果表明,氰乙基魔芋葡甘聚糖的液晶行为不但与取代度有关,而且与氰乙基魔芋葡甘聚糖的浓度有一定的关系,在本文的研究中,将氰乙基多糖溶于间甲苯酚中,当多糖浓度达到8.62wt%时可产生液晶态。 本论文主要对魔芋葡甘聚糖降解、化学改性以及基于对不同分子量的魔芋葡甘低聚糖改性进行深入研究,从而为制备各种用途的新材料提供新途径和科学数据及理论依据,以期充分利用我国特产资源,实现农产品科技增值目的,提高经济和社会效益。