[发明专利]一种氧化蔗渣木聚糖的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化蔗渣木聚糖的制备方法。

背景技术

木聚糖是自然界中的一种丰富的再生资源，是最常见的一类半纤维素。由于其独特的生物活性和生理功能，近年来已引起化工、食品、生物、医药和化妆品等众多领域的关注。木聚糖半纤维素具有独特的化学结构，比如分枝、无定形组成的几种不同类型的单糖（杂多糖）和不同类型的官能团（例如羟基、乙酰基、羧基、甲氧基等），与纤维素和淀粉比较，这些不同类型的聚糖具有不同的化学行为，但也限制了它们的利用。研究表明，这些缺点往往可以通过改性如酯化、醚化、接枝、氧化、交联和复合变性等来解决。通过对蔗渣木聚糖进行化学修饰改性，为木聚糖引入新的功能基团，可以改善木聚糖的水溶性、阳电性、热塑性、表面活性以及抗微生物、抗凝血和抗HIV等生物活性或功能特性，显著提高其附加价值，拓宽应用领域。

氧化蔗渣木聚糖系指小分子氧化剂扩散进入木聚糖分子内部与羟基反应使其转化为羧基或醛基。近年来对氧化蔗渣木聚糖的研究主要在性能结构、用途及其对氧化剂的选择上，以提高氧化效率、产品功能性和降低生产成本。目前常用的氧化剂是过氧化钠，反应后采用结晶析出、透析、离子交换树脂等方法进行分离，可获得较低氧化深度的氧化木聚糖；此外，还可以用HIO₄/NaClO₂体系作为氧化剂，高碘酸是一种比较强的具有选择性的氧化剂，可以引进双醛基团，但木聚糖在氧化过程中发生了不同程度的降解，影响产品的使用性能。

发明内容

本发明的目的是为了提高蔗渣木聚糖的氧化深度，拓展蔗渣木聚糖的工业化应用领域，提供一种制备氧化蔗渣木聚糖的方法。

具体步骤为：

（1）将蔗渣木聚糖在60℃真空干燥箱中干燥至恒重，得粉状干基蔗渣木聚糖。

（2）将步骤（1）所得粉状干基蔗渣木聚糖和25~40mL分析纯丙酮加入反应器中配成质量分数为30%～35%的木聚糖悬浮液。

（3）称取0.4~0.8g氢氧化钠溶于7.5mL~15mL去离子水中，然后加入步骤（2）所得木聚糖悬浮液中，搅拌活化1小时。

（4）取0.2~0.6g高锰酸钾溶于5～20mL去离子水加入到步骤（3）所得物料中，再加入0.1~0.4g催化剂硫酸镍控制体系反应温度50～60℃，搅拌下进行氧化反应。每隔20分钟加入1mL质量分数为5%～10%的氢氧化钠溶液，维持体系pH为8~10，反应3～6小时至体系从紫红色变为棕色。

（5）在步骤（4）所得产物中加入质量分数为98%的浓硫酸，调节体系pH至5.5～6.5，室温下继续反应0.5~1小时至体系从棕色褪为淡黄色。

（6）用体积分数为95%的丙酮沉淀步骤（5）所得溶液，抽滤得滤饼；用去离子水洗滤饼至1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚（PAN）检测溶液为绿色。

（7）将步骤（6）所得滤饼放入玻璃表面皿中，置于50℃的真空干燥箱中干燥至恒重即得粗产品。

（8）将步骤（7）所得粗产品用30mL 体积分数为50%的丙酮水溶液洗涤2～3次；再用体积分数为80%的乙醇溶液洗涤2～3次；抽滤，滤饼在50℃的真空干燥箱中干燥至恒重即得氧化蔗渣木聚糖产品。

（9）用络合滴定法测定产物的羧基含量，具体操作方法如下：精确称量约1.0g的试样放入50mL烧杯中，加入30mL浓度为0.1mol/L的硫酸铜标准溶液，调节溶液pH至6. 0~7.0。静置10~20min，待沉淀完全后过滤，调节滤液pH至7.5~8.0；以PNA为指示剂，用EDTA标准溶液滴定过量的铜离子，待溶液变为绿色停止滴定；相同条件下，进行空白滴定分析；分别记录滴定氧化蔗渣木聚糖试样和空白样所消耗EDTA标准溶液的体积，按下式即可求出氧化蔗渣木聚糖中羧基的百分含量W。具体计算公式如下：

                                                

式中：W——羧基的质量百分含量；                 

w_样——氧化蔗渣木聚糖样品的质量，单位g；

C_EDTA——EDTA标准溶液的浓度，单位mol·L^-1；

V_空白——空白消耗EDTA标准溶液的体积，单位mL；

V_试样——氧化蔗渣木聚糖试样消耗EDTA标准溶液的体积，单位mL；