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摘 要

针对韦兰胶水溶时间较长，粘度不高，交联度差的问题，本文采用对韦兰胶进行羧基化修饰的手段，利用化学修饰方法将该微生物胞外多糖进行改性。主要研究结果如下：（1）利用环氧琥珀酸和一水合柠檬酸对韦兰胶进行酸化，环氧琥珀酸和一水合柠檬酸分别作用于韦兰胶，使在其结构上的羟基改为亲水性的羧基，增强其水溶性，降低溶解时间。（2）在一水合柠檬酸的反应体系中，加入相转移催化剂，调整其水溶性，为后期最大化反应打下基础。（3）在环氧琥珀酸反应体系中，调整韦兰胶反应时pH，使其碱化，来判断改性效果。（4）根据各组数据筛选过后，对优势数据进行红外分析，判断其改性意义。

关键词：韦兰胶；羧基化；反应体系；

Carboxylation of Welan gum

Abstract

In this paper, the microbial exopolysaccharide，welan gum was modified by carboxylating itself. The method was applied to the method of chemical modification of welan gum to raise up its viscosity,water - soluble properties and crosslinking capacity.There are three points during the modification: (1)Use epoxysuccinic acid and citric acid monohydrate to make acidification of welan gum.Epoxysuccinic acid and citric acid monohydrate respectively work on welan gum, so that the hydroxyl group in its structure is changed to hydrophilic carboxyl, enhance its water solubility, reduce the dissolution time. (2)In the reaction system of citric acid monohydrate, the addition of phase transfer catalyst improves its water solubility, make the whole system steadily and more effcient.(3)In the epoxysuccinic acid reaction system,enhance the temperature to alkalize welan gum which determines the modified effect. (4)After screening, baesd on the data of modified welan gum ,the advantages of infrared data analysis is significant to determine the quality of modification.

Key words: welan gum;carbonxylation;reaction system;

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1微生物多糖的应用 1

1.2韦兰胶的研究 1

1.2.1韦兰胶的结构 1

1.2.2韦兰胶的特性与其他微生物胞外多糖的比较 2

1.3韦兰胶的研究 4

1.3.1现有韦兰胶存在的问题 4

1.3.2处理方法 4

1.3.2.3粘性的提高 5

1.3.2.4交联性的提高 5

第二章 理论部分 7

2.1结构比较 7

2.1.1韦兰胶的结构 7

2.1.2 韦兰胶与瓜尔胶比较 8

2.2实验设计 8

第三章 实验部分 11

3.1 实验仪器和试剂 11

3.1.1 实验仪器 11

3.1.2实验试剂 11

3.2实验测试及评价方法 11

3.2.1 粘度的检测 11

3.2.2溶解时间的测定 12

3.2.3红外光谱检测 12

3.3羧基化改性 13

第四章 实验数据处理 15

4.1粘度的计算与初步测定判断 15

4.2柠檬酸体系 15

4.2.1相转移催化剂的筛选 15

4.2.2反应温度筛选 15

4.2.3改变当量使用量 16

4.2.4反应时长的改变 17

4.3环氧琥珀酸体系 19

4.3.1温度的筛选 19

4.3.2改变当量使用量 19

4.3.3反应时间 20

4.3.4碱使用量的改变 21

第五章 结果与讨论 23

5.1讨论 23

5.2 结论 23

5.3 展望 23

参考文献 24

致谢 26

第一章 文献综述

1.1微生物多糖的应用

微生物多糖（EPS）是离子型、非离子型的水溶性生物聚合物^[1]，它在食品、医药、化工等行业具有重要的商业应用。微生物生产生物聚合物拥有悠久的历史，葡聚糖是在1880年合成的第一种含糖聚合物。来自野油菜黄单胞菌的黄原胶 ，来源于假单胞菌、棕色固氮菌和圆形固氮菌的海藻酸盐，来源于木质醋酸菌的纤维素，来源于链球菌的透明质酸，来源于根瘤菌的琥珀酰聚糖，由出芽短梗霉分泌的普鲁多糖都是由于其重要的商业价值而被广泛研究的微生物多糖^[2]。

80年代以来，韦兰胶是新一代被研究出的胞外多糖^[3]。其结构相似的结冷胶和黄原胶，在韦兰胶之前被相继研发成功。粘度是微生物多糖的一个重要性质^[3]，在考察微生物多糖指标时，粘度作为一项重要的测量标准。大量实验结果证明，凝胶性的重点在于胶体溶液的粘度。

微生物多糖在各个领域主要作为增稠剂的角色。韦兰胶作为美国Kelco公司研制出的新一代微生物胞外多糖^[5]，由于其剪切稀化能力和优良的流变性能，有增稠、悬浮、绑定等效果，可作为多种化学制剂。例如：乳化剂、稳定剂和稠化剂。由于其特有的结构和性质，在各行各业韦兰胶都有一席之地。韦兰胶现今已被用作胶粘剂、吸收剂、润滑剂、土壤改良剂、化妆品、药物载体和高强度结构材料。在食品工业方面，韦兰胶普遍应用于烘焙制品、甜点后处理、饮品、肉类等^[6]作为增稠剂具有增加食品口感风味的功能，可作为果胶的替代物存在，在市场发展中具有很大潜力。在石油工业中，韦兰胶可用于钻井泥浆^[6]，并且可以用于三次采油。水基压裂液是石油压裂液很重要的一部分，而韦兰胶在其中，可作为增稠剂的存在，增加其粘度，在加入交联剂后，可形成高粘度的冻胶^[7]。韦兰胶也可应用于水泥和混凝土中，在水泥组合物中使用低粘度韦兰胶可减少水泥组合物的流体损失，增加水泥悬浮液的悬浮性能^[3]。快速水合韦兰胶现已投入使用，其有助于提高水泥加工性。在医药行业，韦兰胶能够应用于药片的缓释控制。韦兰胶的应用遍布各行各业，具有很大的发展前景。

1.2韦兰胶的研究

1.2.1韦兰胶的结构

韦兰胶是由鞘氨醇单胞菌 ATCC 31555分泌（产碱杆菌），是革兰氏阴性菌，其过去的编号为S-130。它的结构骨架通过糖苷键组成，有四个单元D-葡萄糖、D-葡糖醛酸 、D-葡萄糖和 L-鼠李糖^[8]。存在由L-鼠李糖或L-甘露糖取代1,4-关联葡萄糖重复单元的的奇数侧链。与结冷胶相比，虽然结构类似，但相比韦兰胶，具有不同的水溶液性质，结冷胶凝胶性更强。韦兰胶的化学结构中有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。因其结构与瓜尔胶、黄原胶相近，有着相同的四糖重复单元，经常和黄原胶相比较来探究其特性。

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