[发明专利]一种接枝蔗渣木聚糖共聚物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种接枝蔗渣木聚糖共聚物的制备方法。

背景技术

随着工业和科学技术迅速发展，绿色新型环保材料越来越受到社会的关注，研究和开发利用农林废弃物的深加工日益得到重视。中国是仅次于巴西和印度的第三甘蔗种植大国，南方蔗区甘蔗总产量约7000多万吨，蔗渣的产量达到约1000万吨。甘蔗渣是制糖工业的主要副产品，是一种重要的可再生生物质资源。目前国内对甘蔗渣仅进行了初步加工与利用，大部分产品经济价值还不是很高。除了制浆造纸、发电、制造人造板、堆肥等常规产品外，蔗渣还是生物活性物质——木聚糖的重要来源，一般甘蔗渣中含木聚糖30％左右。木聚糖是植物细胞中主要的半纤维素成分，占植物细胞干重的35％，是一种丰富的生物质资源，是自然界中除纤维素之外含量最丰富的多糖。然而自然界中很大一部分木聚糖未被有效利用，造成很大的资源浪费。如何有效的利用这一特色资源，已成为许多学者研究的重要课题。

木聚糖是由β-1，4木糖苷键连接D-木糖残基为主链的复杂分子多聚糖，主链连有各种取代基，分子中含有许多葡萄糖醛酸、乙酰基、阿拉伯糖、阿魏酸、香豆酸等。木聚糖的种类可大致分为线性均一木聚糖、阿拉伯木聚糖(AX)、葡糖醛酸木聚糖(GX)以及葡糖醛酸阿拉伯木聚糖(GAX)。多数木聚糖具有很强的氢键，在水中是不溶的；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，这些也将限制它们的利用。然而，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。

木聚糖可作为化工、生物、医药等行业的原料。但是，单纯从甘蔗渣中提取木聚糖，不仅成本较高，而且蔗渣木聚糖本身存在性能缺陷，如功能性弱、水溶性差、热黏度低、糊化性能不理想等。通过对蔗渣木聚糖进行接枝共聚或化学修饰改性，可以改善木聚糖的热塑性、水溶性、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。

目前国外对木聚糖的酯化改性研究多数采用桦木、榉木、玉米芯等来源的木聚糖为原料，对于以农林废弃物甘蔗渣木聚糖为原料及其蔗渣木聚糖接枝共聚改性合成接枝共聚物方面的研究鲜见报道。蔗渣木聚糖接枝共聚改性合成的接枝共聚物，具有优良的功能特性，在生物材料、吸附材料、水果、蔬菜保鲜材料等领域具有广泛的应用前景，对于开拓蔗渣木聚糖在新型材料方面的研究具有较高的研究价值，并且将我国南方这一特色的资源优势转化为产业发展的优势，可实现可再生资源的合理开发和应用。

发明内容

本发明的目的是为了提高现有蔗渣木聚糖的附加价值、扩大应用范围，提供一种接枝蔗渣木聚糖共聚物的制备方法。

本发明的具体步骤为：

(1)向反应器加入25～65mL去离子水，再加入5～15g蔗渣木聚糖，缓慢搅拌，使蔗渣木聚糖颗粒充分悬浮于溶剂中，用0.5mol/L盐酸活化，控制反应体系pH为6～9；

(2)调节水浴温度为40～70℃，向反应体系中分别加入占蔗渣木聚糖质量分数为5％的引发剂过硫酸钾和占蔗渣木聚糖质量分数为3％的复合交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺/二乙烯基苯，再加入按摩尔比木糖单元∶丙烯酰胺∶丙烯酸丁酯＝1∶0.5～2.0∶0.5～2.0的比例混合滴加入丙烯酰胺和丙烯酸丁酯，进行接枝共聚反应，丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯的加入方式为先将固体试剂溶于溶剂后，再以混合滴加的方式加入，能保证反应体系稳定在适宜的范围内，反应均匀，提高反应效率；

(3)反应6～10小时后，取出产物用80％～95％乙醇水溶液洗涤1～3次，离心或过滤收集沉淀物，60℃真空干燥12小时，即为粗接枝共聚物；

(4)采用索氏提取法提取粗接枝共聚物，所用溶剂为分析纯丙酮，得到丙烯酰胺/丙烯酸丁酯接枝蔗渣木聚糖共聚物；

(5)利用计算法测定产物接枝率、单体转化率、接枝效率，其计算式为：