论文总字数：17239字

摘 要

本文通过采用均苯三甲酸和丁二酸酐作为改性剂，对韦兰胶进行羧基化改性，并对反应时间,反应温度和改性剂的使用当量优化筛选得出以下结论：均苯三甲酸的最佳反应时间为6h，最适反应温度为60℃，最优改性剂使用当量为7.3，最佳产物的溶解时间为1-1.5小时，粘度为0.0504Pa·s。 丁二酸酐的最佳反应时间为6h，最适反应温度为20℃，最优改性剂使用当量为1.25，最佳产物的溶解时间为1-1.5小时，粘度为0.0295Pa·s。综上可得，使用均苯三甲酸和丁二酸酐对韦兰胶进行羧基化改性改性后，韦兰胶的溶解时间缩短，但是改性后韦兰胶的粘度方面：使用均苯三甲酸做改性剂时粘度从未改性的0.0415Pa·s提高到0.0504Pa·s，而使用丁二酸酐做改性剂却使粘度从未改性的0.0415Pa·s降低到0.0295Pa·s。

关键词：韦兰胶 羧基化 均苯三甲酸 丁二酸酐

Study on carboxyl modification of biological glue

Abstract

In this paper, we used benzenetricarboxylic acid and succinic anhydride as modifiers to modify the welan gum by carboxylation. The reaction time, the reaction temperature and the equivalent use of the modifier were optimized. The following conclusions were drawn: The optimum reaction time of formic acid is 6h, the optimum reaction temperature is 60°C., the optimal modifier usage equivalent is 7.3, the best product dissolution time is 1-1.5hours, and the viscosity is 0.0504Pa·s. The optimum reaction time of succinic anhydride is 6h, the optimum reaction temperature is 20°C., the optimal modifier usage equivalent is 1.25, the best product dissolution time is 1-1.5 hours, and the viscosity is 0.0295Pa·s. In summary, the use of trimesic acid and succinic anhydride for carboxyl modification of Welan gum modified the dissolution time of Welan gum, but the viscosity of Welan gum after modification: the use of benzene three When formic acid is used as a modifier, the viscosity is increased from 0.0415Pa·s to 0.0504Pa·s. However, the use of succinic anhydride as a modifier reduces the viscosity from 0.0415Pa·s to 0.0295Pa·s.

Key words: welan gum;carbonxylation;reaction system;

目 录

摘要……………………………………………………………………………………………I

ABSTRACT…………………………………………………………………………………II

第一章 文献综述 1

1.1背景介绍 1

1.1.1 生物胶概述 1

1.1.2生物胶分类 1

1.1.3 生物胶的理化性质 1

1.2韦兰胶简介 3

1.2.1概述 3

1.2.2韦兰胶的特性 3

1.2.3现有韦兰胶存在的问题 4

1.3本课题的研究意义与内容 4

第二章 实验原理 6

2.1 韦兰胶结构 6

2.2实验设计 6

2.2.1实验思路 6

第三章 实验操作部分 8

3.1 实验仪器和试剂 8

3.2 实验步骤 8

3.2.1均苯三甲酸体系 8

3.2.2丁二酸酐体系 9

3.3实验数据测定 9

3.3.1红外光谱检测 9

3.3.2 粘度的检测 9

3.3.3 溶解时间的测定 10

第四章 结果与讨论 11

4.1均苯三甲酸 11

4.1.1反应时间筛选 11

4.1.2反应温度筛选 12

4.2.3改变当量使用量 13

4.2.4 红外光谱分析 15

4.3丁二酸酐体系 16

4.3.2温度的筛选 17

4.3.3改变改性剂当量使用量所得数据 18

4.3.4碱使用量数据 20

4.3.5红外光谱分析 21

4.4结论 22

4.5展望 22

参考文献 23

致谢 25

第一章 文献综述

1.1背景介绍

1.1.1 生物胶概述

生物胶亦称多糖胶，是由甘露糖，葡萄糖，半乳糖，阿拉伯糖，果糖，岩藻糖，鼠李糖，木糖等单糖和部分相应的糖醛酸按照一定的比例通过糖苷键聚合而成的多糖类化合物，属于天然的高分子复杂化合物，能和水结合形成胶体溶液^[1]。它是一种来源于海藻、植物、动物、微生物等生物的可再生的天然有机资源。是地球上最丰富的生物大分子物质家族中的重要一员，提取于多种生物中。这类物质不仅来源丰富，而且还可再生、没有污染，同时还应用于众多备受人们青睐的领域。早在 600 多年前就有应用，应用历史源远流长，并一直吸引着众多的研究者。而且这些介质都是复杂的胶体系统，其稳定性与许多因素有关；每一个应用的配方，都是一项独立的研究课题。

1.1.2生物胶分类

生物胶按照其来源可以分为三大类：植物生物胶、动物生物胶和微生物生物胶。微生物生物胶是近几年来利用生物技术开发的新型产品，它通常可细分为细胞壁多糖（如肽聚糖，菌壁糖，脂多糖等）、细胞体外多糖（如黄原胶，结冷胶等）、细胞体内多糖（如黏多糖）等三大类。微生物多糖是由微生物在生长代谢的过程中, 在不同的外部条件下代谢产生的一种多糖物质。但是作为商品化生产的微生物代谢胶，其生产过程中必须考虑以下几点：①生物胶的性质（如能分散或溶解于水中；具有优于或等价于传统胶的稳定的功能性；具有特殊的流变特性等）及具有的应用价值。②提取工艺的可行性；③生产成本低廉；④食用的安全性，即不含有毒素成分。

1.1.3 生物胶的理化性质

生物胶因其分子结构上含有大量的羟基从而易于与水分子结合，有的甚至表现出极强的亲水特性，相对分子量从几万到几百万不等，其功能特性如下；

1. 增稠性

生物胶一般都是水溶性高分子，溶于水中有较大的黏度，使水体系具有稠厚感，可以作为填充剂、黏合剂等。生物胶一般都能溶解活分散在水中产生增稠或提高流体黏度的效应，这是它能被广泛使用的主要原因，此外，各种胶体的流变特性也各不相同，而这种流变特性对于被使用的对象来说至关重要。大多数生物胶在很低的浓度时（如1%），都能获得很高的黏度的流体，但也有在很高浓度下也只能得到较低黏度的流体的胶体。一般来说，在溶液中容易形成网状结构或具有较多亲水基团的生物胶都具有较高的黏度。同一种生物胶，在相同质量浓度下的相对分子质量越大，体系的黏度就越大。

1. 胶凝性

有些生物胶如琼脂、果胶等溶液，在温热的条件下为粘稠流体，当温度降低时，溶液分子连成网状结构，溶剂和其它分散介质全部被包含在网状结构中，整个体系成了失去流动性的半固体，也就是凝胶。生物胶的胶凝性被广泛应用于食品、水胶炸药等。不少生物胶尽管单独使用的时候不能形成凝胶，但他们混合在一起复配使用的时候，却能形成凝胶，即生物胶之间能够呈现出增稠和凝胶的协调效应，如卡拉胶和槐豆胶，黄原胶和槐豆胶等。混合胶液经过一定时间后能形成为高强度的凝胶或使得体系的黏度大于体系中各组分单独存在时的黏总和。

1. 乳化、稳定性

生物胶因增加黏度而使乳化液得以稳定，但它们的单分子并不同时具有乳化剂所特有的亲水、亲油性。生物胶添加到水溶液中后，体系黏度增加，体系中的分散相不容易聚集和凝聚，因而可以使分散体系稳定，可用于果汁饮料、啤酒泡沫、高点裱花等食品体系的稳定。

1. 作为成膜剂

许多生物胶可用作膜剂，它们可覆盖于食品表面，在食物表面形成一层保护性薄膜，保护食物不受氧气、微生物的影响，起保质、保鲜、保香或上光等作用，如阿拉伯胶，CMC，壳聚糖等。生物胶还可以用作包装食品的外胶囊，常见的胶囊形式有软胶囊和微胶囊，如明胶，卡拉胶，阿拉伯胶，黄原胶等。

1. 悬浮分散性

生物胶大多具有表面活性，可以吸附于分散相的表面，使其具有一定的亲水性而易于在水体系中分散。

1. 保水、持水性

生物胶都是亲水性高分子，本身有较强的吸水性。将其施加于食品后，可以使食品保持一定的水分含量，可以用在布丁、糕点、奶酪、冷冻食品等食品中。

1. 控制结晶

生物胶可以赋予食品较高的黏性，从而使体系不容易结晶或结晶细小，用于糖果、乳制品（冰激凌）、冷冻食品上，能够提高膨胀率，降低冰晶析出的可能，使产品口感细腻。

1. 其他特性

生物胶除了以上特性外，还具有降血糖、降血脂，抗辐射，润肠减肥，与微生物多糖形成凝胶等特性。

1.2韦兰胶简介

1.2.1概述

韦兰胶是由Sphingomonas sp. ATCC 31555分泌，（也被称为产碱杆菌ATCC 31555），是革兰氏阴性菌^[32,33,34]。因为韦兰胶的化学结构中D-葡萄糖醛酸的存在，因此韦兰胶是一种阴离子多糖，且具有聚电解质的性质。韦兰胶在水泥行业已投入商业运用。它有增稠、悬浮、绑定的功效，可作为乳化剂、稳定剂和增稠剂。它在石油钻井还具有潜在的应用，因为它能够在高温下保持其稳定性和粘度^[35,36,37]。

1.2.2韦兰胶的特性

(1)热可逆性

温度对韦兰胶水溶液影响很低，其具有优良的热可逆性。当其水溶液处于25～100 ℃范围，其溶液粘度的变化很小，温度对其影响几乎为零，且其黏度在121℃下灭菌15min不会下降。黄原胶的水溶液虽与韦兰胶的水溶液同有耐高温，耐pH的性质也具有耐高温的性质，但黄原胶同韦兰胶相比，韦兰胶的拥有更高的耐温极限值，更高的稳定性。

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