高分子右旋糖酐的改性及生物多糖絮凝剂的合成

作者：曾涛; 张洪斌

来源：第十一届中国酶工程学术研讨会, 中国湖北武汉, 2017-10-18.

• 右旋糖酐蔗糖酶
• 高分子右旋糖酐
• 改性
• 絮凝性能
• 多糖絮凝剂

右旋糖酐作为一类在医学和工业领域有重要作用的中性多糖,可合成高效、环保的新型生物多糖絮凝剂,具有十分广阔的应用前景。该生物多糖絮凝剂的絮凝性能与右旋糖酐分子量及其改性作用有关。本研究在高分子右旋糖酐生产工艺优化的基础之上进行一定的改性反应,从而获得具有良好絮凝性能的生物多糖絮凝剂,具体研究结果如下:1、首先从改变底物浓度、酶用量和投料方式出发,对右旋糖酐蔗糖酶以蔗糖为底物催化合成高分子右旋糖酐的工艺进行了研究。实验结果表明,当蔗糖底物浓度为1000mM,右旋糖酐蔗糖酶投加量为0.8U/mL时,在25℃条件下发酵24小时可获得分子量为1132万的右旋糖酐;采用浓度由高到低的均衡间歇补料方式可以使合成的右旋糖酐分子量更高。研究发现酶催化反应副产物果糖的积累会抑制右旋糖酐链的增长,反应后期体系粘度的增高会阻碍右旋糖酐链的延长。2、其次对高分子右旋糖酐与丙烯酰胺（AM）的接枝共聚反应进行研究,获取具有良好絮凝性能的右旋糖酐衍生物,并分析了接枝产物的絮凝机制。实验结果表明,当引发剂浓度为2mmol/L,m（AM）:m（右旋糖酐）为2.0:1,反应时间为3.5小时,反应温度为35℃时,接枝反应单体转化率达到95.4%。模拟水样絮凝实验结果表明,pH为6.0时,投入0.5mg/L接枝产物处理赤铁矿悬浊液时去浊度为94%,投入4.15mg/L接枝产物处理高岭土悬浊液时去浊度为91.2%。絮凝剂在絮凝过程中起主要作用的是电中和和吸附架桥,同时伴随网捕、卷扫等多种作用发生,协同絮凝。3、最后对高分子右旋糖酐酯化和氧化的改性反应进行了初探,对产物进行了结构、性质分析并检测其絮凝性能。实验结果表明,酯化过程破坏了右旋糖酐分子的无定形区并对糖酐的结晶区也产生影响,酯化过程反应速率慢,取代程度不高,氧化过程为自由基链式反应,氧化程度适当时具有良好的絮凝性能。高岭土实验结果表明,酯化产物投加量为15mg/L时,去浊度可达91.7%,氧化产物投加量为16mg/L时,去浊度可达93.4%。高分子右旋糖酐的改性产物在水溶液中呈无规则线型分布,具有可伸展性和柔顺性,含有多个吸附位点,对水体系中的胶体颗粒有较好的凝集成团能力,从而促进杂质的沉降。综上所述,本研究为高分子量右旋糖酐催化合成及工业化生产提供了一定的理论依据,为高分子量右旋糖酐衍生物的合成与新型多糖絮凝剂的制备和应用打下了坚实的基础,具有较为广泛的应用价值。

• 单位
  合肥工业大学