离子交换分离技术之离子交换树脂.ppt

《离子交换分离技术之离子交换树脂.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《离子交换分离技术之离子交换树脂.ppt（19页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、分离技术之离子交换树脂分离技术之离子交换树脂壹壹贰贰叁叁肆肆伍伍概论概论材料与方法材料与方法结果与讨论结果与讨论离子交换树脂分离操作离子交换树脂分离操作离子交换树脂的理化性质离子交换树脂的理化性质陆离子交换分离技术应用离子交换分离技术应用 概论概论1.多糖广泛用于食品等相关行业，用于改善食品质构和增加粘度以及产品稳定性。2.两种多糖特定混合得到的重组多糖比单一的原多糖具有更高的粘度，因此广泛用于实现产品质地的改良，并能有效节约成本。3.在工业生产中，可能单一的多糖并不能形成凝胶，但是两种多糖混合后能形成凝胶，如：黄原胶和半乳甘露聚糖各自都不能形成凝胶，但是两种多种混合后却能形成凝胶。（一）引言

2、（一）引言一、概论一、概论 概论概论1.木糖葡聚糖（TSX）：自身不能形成凝胶，在食品工业中常作为增稠剂，主链结构是由(14)糖苷键连接的葡聚糖,主链在6-C位置带有吡喃木糖残基作为侧键,部分木糖残基在2-C位置还连有阿拉伯呋喃糖或半乳吡喃糖残基。2.黄原胶（XG）：自身不能形成凝胶，其水溶液具有较高粘度、高假塑性和显著的屈服应力，具有高稳定性，由(14)键连接的葡聚糖主链与三糖单位的侧链组成；其侧键由D甘露糖和D葡萄糖醛酸交替连接而成；三糖侧链由在C6位置带有乙酰基的D甘露糖以(13)链与主链连接，在侧链末端的D甘露糖残基上以缩醛的形式带有丙酮酸。在温度变化条件下，XG会发生线圈向螺旋或由螺

3、旋向线圈构象的转变。3.结冷胶（GG）：在一定离子浓度条件下，自身能形成凝胶，是一种高分子线性多糖，由4个单糖分子组成的基本单元重复聚合而成其基本单元是由1，3和1，4连接的2个葡萄糖残基，1，3连接的1个葡萄糖醛酸残基，和1，4连接的1个鼠李糖残基组成。GG也有螺旋-线圈转变。4.角叉胶：自身不能形成凝胶，其单位为角叉双糖(carrabiose)，由D-半半糖1分子及3,6-脱水-D-半乳糖1分子构成。5.表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）：茶叶中的儿茶素属多酚类物质，儿茶素与没食子酸酯化形成。（二）相关概念（二）相关概念 概论概论1.如果黄原胶的分子量低于1,7000，则不能形成螺旋结构

4、，也没有螺旋-线圈转变，这表明线圈-螺旋转变是一个高度协调的过程，角叉胶、黄原胶也是如此。2.在对角叉胶和结冷胶的研究中相似的离子特异性，例如:K较Na更能促进凝胶的形成；总离子浓度对螺旋-线圈转变的发生也起着重要作用，而聚合物浓度并不是必要因素等3.Morris认为，多糖混合物之间的协调相互作用有两个共同特点：1）多糖进行着有序（coil-helix）的构想转变;2）多糖混合物中的连接骨架都为(1,4)连接。（三）相关研究（三）相关研究 概论概论1.如果黄原胶的分子量低于1,7000，则不能形成螺旋结构，也没有螺旋-线圈转变，这表明线圈-螺旋转变是一个高度协调的过程，角叉胶、黄原胶也是如此。

5、2.在对角叉胶和结冷胶的研究中发现相似的离子特异性，例如:K较Na更能促进凝胶的形成；总离子浓度对螺旋-线圈转变的发生也起着重要作用，而聚合物浓度并不是必要因素等3.Morris认为，多糖混合物之间的协调相互作用有两个共同特点：1）多糖进行着有序（coil-helix）的构想转变;2）多糖混合物中的连接骨架都为(1,4)连接。（三）相关研究（三）相关研究材料与方法材料与方法1 1、材料、材料1)木糖葡糖聚糖（TSX）:由罗望子种子中提取得到，用丙酮沉淀以去除其中 不溶性杂质;2)结冷胶的钠盐形式（Na-GG）:不需要进一步纯化，其中含Na-GG2.990%,K-GG0.026%,Ca-GG0.

6、030%,Mg-GG0.002%;3)TSX和Na-GG各自分别溶解在蒸馏水中，配置1wt%的溶液，在202下搅 拌过夜。样品先加热到80恒温1h，再在90下恒温10min，然后按照不 同比率混合，混合溶液在实验前应在60以上保存。4)黄原胶（XG）：含有乙酰基和丙酮酸盐，不需要进一步纯化；5)分别配置1wt%的TSX与XG溶液，将TSX与XG分别分散于蒸馏水中，并在25 下搅拌12h，然后将两溶液按不同比率混合，多糖总浓度为1wt%不变。二、材料与方法二、材料与方法材料与方法材料与方法2 2、实验方法、实验方法1）流变学测量用流变仪（Rheostress I,Haake Ltd.,Germa

7、ny）测量贮能模量G和损耗模量G”，样品表面用硅油覆盖，防止水的蒸发。在粘弹性线性范围内，不同频率测得的数据是在恒定应变下获得的。2）差示扫描量热法DSC用微型量热计测量（DSC-III,Setaram Ltd.,France）。将大约800mg的样品溶液和等量的蒸馏水参照物放入DSC加热容器中，然后密闭，在5100的温度范围内，以0.5/min的温度变化率测量样品的冷却和加热DSC曲线。结果与讨论结果与讨论三、结果与讨论三、结果与讨论（一）木糖葡聚糖与结冷胶（一）木糖葡聚糖与结冷胶由图1可知：1.TSX和Na-GG溶液都是粘弹性流体；2.TSX溶液表现出稀溶液特性，在1100rads-1范围

8、内，G小于G”；3.从松弛时间的角度考虑，1）在低频率下，TSX符合Maxwell模型，G2 G”；2）相反，GG特性不能用模型来描述，在低频率时，G小于G”，由于长时间的振荡使得多聚链解开。在更高频率下，G大于G”，此时链的缠绕形成了三维网架结构。结果与讨论结果与讨论（一）木糖葡聚糖与结冷胶（一）木糖葡聚糖与结冷胶图2为1wt%的TSX与Na-GG混合液与温度相关的G、G”函数图，有图可知：1.在1wt%浓度下，TSX与Na-GG混合液能形成凝胶。2.在先冷却后加热的过程中，混合物出现了热滞后现象。3.就琼脂糖而言，热滞后现象是由于螺旋聚集形成了热稳定的网络结构，通过多糖间的物理交联形成。4

9、.混合物的粘弹性表明TSX与Na-GG形成的凝胶是协同相互作用导致的。结果与讨论结果与讨论（一）木糖葡聚糖与结冷胶（一）木糖葡聚糖与结冷胶u通过DSC和圆二色性检测，单独的TSX与少量的Na-GG都不能出峰，当TSX混有少量Na-GG(0.1%)时，检测出现单峰，当增加Na-GG量，会在Na-GG出峰的地方出现第二个峰。u第一个峰在Na-GG含量很少时出现，表明可能是由体系的协调相互作用导致，也有可能是因为分子间的结合引起。u因此并不能断定异型交联区域是否形成。结果与讨论结果与讨论（一）木糖葡聚糖与结冷胶（一）木糖葡聚糖与结冷胶图3为G随TSX含量变化的函数，G最大值并没有在结冷胶含量最大时取

10、得，而在GG:TSX=1:3处取得最大值。这个实验数据支持了TSX与GG混合溶液的协调相互作用理论。结果与讨论结果与讨论（二）木糖葡聚糖与黄原胶（二）木糖葡聚糖与黄原胶图4为1wt%TSX与XG的混合物的G、G”值随温度变化的关系。1.单独的TSX与XG溶液都能表现出G、G”随温度减小而增大的关系；2.随着温度减小，TSX与XG混合物的G、G”在20时表现出阶梯状的增加，这表明凝胶在20时开始形成；3.可以肯定的说，TSX与XG之间存在协调相互作用；4.对比TSX与Na-GG,没观察到热滞后现象。结果与讨论结果与讨论（二）木糖葡聚糖与黄原胶（二）木糖葡聚糖与黄原胶图5为在10下，G、G”值随T

11、SX和XG重量比变化的函数关系（总浓度保持1wt%不变）。1.混合物的G值比两者单独情况下更大，而两者不同的比率所得到的G值也不同；2.G 在TSX:GG=1:3时取得最大值。结果与讨论结果与讨论（三）木糖葡聚糖与（三）木糖葡聚糖与EGCG在TSX溶液中添加多酚类物质能形成凝胶。由图6可知：1.在大约20，1rad/s条件下，G值超过了G”值。然后，G、G”随着温度的降低而增加；2.在随后的加热条件下，G一开始较G”大，然后在大约30时，G、G”值突然大幅减小；3.由DSC曲线可知，此流变学变化由熔胶-凝胶转变导致；结果与讨论结果与讨论（三）木糖葡聚糖与（三）木糖葡聚糖与EGCG在TSX溶液中

12、添加多酚类物质能形成凝胶。由图6可知：4.在降温DSC曲线中，放热 峰出现时的温度值几乎 与G、G”突然增大时的温 度相同；5.在升温DSC曲线中，吸热 峰出现时的温度值几乎与 G、G”突然减小时的温度 相同；6.许多多糖通过形成双螺旋 或三螺旋形成凝胶，在 熔胶-凝胶转化时热滞后 现象也因此产生。结果与讨论结果与讨论（三）木糖葡聚糖与（三）木糖葡聚糖与EGCG由图7可知：1.TSX凝胶的剪切模量值受EGCG含量的强烈影响；2.随着EGCG含量的增加，G先增大后急剧减小。3.在EGCG含量在0.20.6wt%范围内，混合物形成半透明的凝胶。在这范围以上，发生了宏观的相分离现象。4.当EGCG浓

13、度在0.70.8wt%时,液相与胶体相发生分离。当浓度为1.0wt%时，在降温至40左右时，沉淀发生。总结总结四、总结四、总结TSX/GG,TSX/XG,TSX/EGCG之间的对比1.通过实验研究，可以讨论两种模型，一种模型是异型交联模型，通过协调相互作用形成凝胶；另一种是相分离模型。2.TSX/GG/XG在如上实验条件下，各自都不能单独形成凝胶，在任何溶液浓度下，TSX与XG都不能形成凝胶，但GG例外，在1wt%浓度下，即使在低温下也不能形成凝胶。3.Morris把协调相互作用的二元混合多糖体系分为两类：1)一种多糖有能力形成凝胶，如TSX/GG；2）两种多糖都不能形成凝胶，如TSX/XG。

14、4.TSX/GG混合为第一类，通过AFM观察可知，在微观图中并没有观察到异型交联构象，考虑可能是相分离模型，然而也不能排除是异型交联模型的可能，因为不能排除检测条件因素影响的可能。5.TSX/XG混合为第二类，他们两者各自都不能形成凝胶，因此，与第一类形式的凝胶相比异型交联模型更容易接受，他们之间靠协调相互作用彼此交联形成凝胶。6.TSX/EGCG混合也属于第二类模型，其中EGCG为小分子，通过核欧佛豪瑟效应频谱分析，这两种分子之间相互结合稳定，这结果证明了异型交联区域的存在。总结总结四、总结四、总结TSX/GG,TSX/XG,TSX/EGCG之间的对比7、在TSX/GG混合体系中观察到了热滞后现象，但在TSX/XG混合体系中却没有观察到，这表明这两种混合体系的相互作用机制存在本质的差别。