專利名稱：羧甲基魔芋葡甘聚糖制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及食品加工、生物、醫(yī)藥等領(lǐng)域，特別是涉及一種羧甲基魔芋葡甘聚糖的制 備方法。
背景技術(shù)：
魔芋葡甘聚糖(koniacglucomannanpolysaccharids ，簡(jiǎn)稱KGM)是魔芋塊莖中所含的儲(chǔ) 備性多糖，約占魔芋干物質(zhì)的50%以上。其自然資源比較豐富，可生物降解，與生物組織 有良好的相容性，是一種性能優(yōu)良的天然高分子材料。KGM具有不產(chǎn)生熱量、強(qiáng)吸水、抗 菌性、增稠性、成膜性、膠凝性等特點(diǎn)，在藥物的添加與釋放，助控體重，排除重金屬離 子，酶固定床，控制血脂，提高免疫力，糖尿病，晶體材料、紡織、石油鉆探等方面有廣 闊的應(yīng)用前景。然而天然KGM固有的物理性質(zhì)如流變性較差，水溶液穩(wěn)定性差，易降解， 不易存放，近中性條件下形成的KGM膜抗水性很弱，在水中很快就會(huì)溶脹分解等，這些缺 點(diǎn)限制了其在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。為改善KGM的物理、化學(xué)和生物學(xué)性能，實(shí)際應(yīng)用 中，常常通過一定方法(主要是化學(xué)方法)對(duì)KGM改性。KGM的化學(xué)改性研究主要涉及脫 乙酰基、酸降解、醚化、酯化、氧化、交聯(lián)、接枝共聚以及兩種改性方法相結(jié)合等方法。
羧甲基魔芋葡甘聚糖(Carboxymethyl koniac glucomannan polysaccharids，簡(jiǎn)稱CMKGM) 是KGM的主要改性品種之一，是KGM在堿性條件下與醚化試劑反應(yīng)所得的水溶性衍生物， 為黃色粉末。與KGM相比，CMKGM的溶解性、抗潮性、成膜性能、水溶液穩(wěn)定性、抗菌性 能等明顯改善，可作為保鮮劑、上漿劑、生物囊材、重金屬離子吸附劑等，廣泛應(yīng)用于食 品添加劑、保健品、藥用添加劑、排鉛藥物、化工、紡織等領(lǐng)域。
目前關(guān)于KGM的羧甲基化改性均是采用濕法。主要方法是KGM與氯乙酸或氯乙醇在 堿性條件下，以有機(jī)溶劑(主要是乙醇、異丙醇、丙酮)或者水為反應(yīng)介質(zhì)，在50。C 70 'C水浴溫度下反應(yīng)3 5小時(shí)而制得。如張小菊等將KGM加適量水， 一定溫度分散溶脹l h 后與一定量的氯乙酸、碘化鉀溶液混合，洗滌、干燥、粉碎后所得CMKGM溶解性、抗潮性、 成膜性能等明顯改善，可用作空心膠囊的囊材；田大聽等也以水為分散介質(zhì)，在NaOH濃度 3.5mol/L， CH2ClC00H濃度為2mol/L， 50。C條件下反應(yīng)5小時(shí)制得了CMKGM，并且改性后產(chǎn) 品的粘度穩(wěn)定性提高。汪超等在乙醇介質(zhì)中先混合醚化試劑，在pH為12、 55'C條件下經(jīng)過 3小時(shí)反應(yīng)制備CMKGM。牛春梅等以異丙醇為分散劑，制備的CMKGM糖再經(jīng)交聯(lián)后可吸附水溶液中的Pb+，去除率可達(dá)97.3%。無(wú)論采用哪種方法，當(dāng)前生產(chǎn)CMKGM的方法均存在耗時(shí) 長(zhǎng)，反應(yīng)介質(zhì)嚴(yán)重浪費(fèi)，生產(chǎn)成本較高的缺點(diǎn)。
干法和半干法連續(xù)合成反應(yīng)工藝是高分子改性研究的熱點(diǎn)，具有快速、高效、無(wú)廢水 排放、降耗等特點(diǎn)。微波法又因其熱效率高，升溫快，成為固(半固)相連續(xù)合成法的研究重點(diǎn)。
微波是頻率在300兆赫到300千兆赫的電磁波(波長(zhǎng)1米-1毫米)。物料介質(zhì)由極性分 子和非極性分子組織，在電磁場(chǎng)作用下，這些極性分子從隨機(jī)分布狀態(tài)轉(zhuǎn)為依電場(chǎng)方向進(jìn) 行取向排列。而在微波電磁場(chǎng)作用下，這些取向運(yùn)動(dòng)以每秒數(shù)十億次的頻率不斷變化，造 成分子的劇烈運(yùn)動(dòng)與碰撞摩擦，從而產(chǎn)生熱量，達(dá)到電能直接轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱能。因此， 微波加熱是介質(zhì)材料自身?yè)p耗電場(chǎng)能量而發(fā)熱。微波應(yīng)用于魔芋多糖的改性加工具有如下 優(yōu)點(diǎn)微波加熱是通過微波能與魔芋多糖直接相互作用進(jìn)行表面與內(nèi)部一致的整體加熱， 加熱速度快、時(shí)間短、產(chǎn)品質(zhì)量高、加熱均勻，且加熱過程具有自動(dòng)熱平衡性能，反應(yīng)靈 敏易于控制，熱效率高，設(shè)備占地面積少等。
微波加熱是國(guó)家推廣應(yīng)用的一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，將微波加熱應(yīng)用于KGM的改性，能夠達(dá)到 高效、節(jié)能、減排、降耗的效果。國(guó)內(nèi)外尚無(wú)相關(guān)研究報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種比傳統(tǒng)方法省事省時(shí)、節(jié)能的CMKGM制備方法，該方法將微 波的快速升溫加熱方式應(yīng)用到CMKGM生產(chǎn)領(lǐng)域。 本發(fā)明依次通過下列工藝步驟實(shí)現(xiàn)
(1) 將氯乙酸溶于少量無(wú)水乙醇得氯乙酸乙醇溶液；將氫氧化鈉溶于質(zhì)量體積比等 量的水中得氫氧化鈉溶液；
(2) 將魔芋葡甘聚糖和質(zhì)量體積比1 1.5倍的水，在1000rpm 4000rpm的高速混合 機(jī)中攪拌溶脹，然后加入氯乙酸乙醇溶液，混勻后噴入氫氧化鈉溶液，魔芋葡甘聚糖、氯 乙酸、氫氧化鈉的質(zhì)量比用量為魔芋葡甘聚糖氯乙酸氫氧化鈉=1: 0. 20 0. 90: 0. 25 0.85，邊噴邊攪拌，充分混勻后，送入帶式微波反應(yīng)器中，在30 200秒內(nèi)將溫度升至50 'C 95T:的設(shè)定溫度，在此溫度下，利用輸送過程的恒定溫度保溫反應(yīng)3 20分鐘，將反 應(yīng)完畢的物料用冰醋酸中和至中性后，用質(zhì)量比濃度為50% 85%的乙醇溶液洗去副反應(yīng)產(chǎn) 生的物質(zhì)和未參與反應(yīng)的氯乙酸，重復(fù)洗滌三次后，濾去洗液，將濾餅粉碎進(jìn)入35'C 45 'C的鼓風(fēng)干燥箱中干燥，干燥后的物料經(jīng)粉碎過60目篩后得到的黃色粉末即為羧甲基魔 芋葡甘聚糖。用本發(fā)明方法制備的CMKGM的取代度為0. 10 0. 45。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、將微波應(yīng)用于CMKGM的工業(yè)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了高效、節(jié)能；2、與傳統(tǒng)方法相比，本
方法的反應(yīng)體系為半干狀態(tài)，沒有廢水的處理和排放，輔料的用量可以減少20%-50%; 3、
生產(chǎn)時(shí)間與濕法相比可以節(jié)約50%-70%，能耗減少20%-30%，可有效降低生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:
將200kg的KGM和250L水，在1000rpm的高速混合機(jī)中溶脹混勻，加入125L含有135kg 氯乙酸的氯乙酸乙醇溶液，充分混勻后噴入125L含有40kg氫氧化鈉的氫氧化鈉水溶液， 邊噴邊攪拌，充分混勻后，送入帶式微波反應(yīng)器中，在30秒中內(nèi)將溫度升至5(TC，并保 持輸送帶上的物料在5(TC輸送，輸送保溫過程持續(xù)反應(yīng)3分鐘。反應(yīng)完畢的物料用冰醋酸 中和至中性后用50%的乙醇溶液洗去副反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)和未參與反應(yīng)的氯乙酸，重復(fù)洗滌 三次后，濾去洗液，將濾餅粉碎進(jìn)入45'C的鼓風(fēng)干燥箱中干燥，干燥后的物料經(jīng)粉碎過 60目篩后得到的黃色粉末即為CMKGM。經(jīng)測(cè)定，其取代度為O. 10。
實(shí)施例2:
將200kg的KGM和300L水，在4000rpm的高速混合機(jī)中溶脹混勻，加入125L含有120kg 氯乙酸的氯乙酸乙醇溶液，充分混勻后噴入115L含有175kg氫氧化鈉的氫氧化鈉水溶液， 邊噴邊攪拌，充分混勻后，送入帶式微波反應(yīng)器中，在200秒內(nèi)將溫度升至95。C，并保持 輸送帶上的物料在95。C輸送，輸送保溫過程持續(xù)反應(yīng)20分鐘。反應(yīng)完畢的物料用冰醋酸 中和至中性后用85%的乙醇溶液洗去副反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)和未參與反應(yīng)的氯乙酸，重復(fù)洗滌 三次后，濾去洗液，將濾餅粉碎進(jìn)入35t:的鼓風(fēng)干燥箱中干燥，干燥后的物料經(jīng)粉碎過 60目篩后得到的黃色粉末即為CMKGM。經(jīng)測(cè)定，其取代度為0.45。
實(shí)施例3:
將200kg的KGM和200L水，在2000rpm的高速混合機(jī)中溶脹混勻，加入125L含有118kg 氯乙酸的氯乙酸乙醇溶液，充分混勻后噴入100L含有100kg氫氧化鈉的氫氧化鈉水溶液， 邊噴邊攪拌，充分混勻后，送入帶式微波反應(yīng)器中，在100秒內(nèi)將溫度升至7(TC，并保持 輸送帶上的物料在95。C輸送，輸送保溫過程持續(xù)反應(yīng)10分鐘，反應(yīng)完畢的物料用冰醋酸 中和至中性后用70%的乙醇溶液洗去副反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)和未參與反應(yīng)的氯乙酸，重復(fù)洗滌 三次后，濾去洗液，將濾餅粉碎進(jìn)入4(TC的鼓風(fēng)干燥箱中干燥，干燥后的物料經(jīng)粉碎過 40目篩后得到的黃色粉末即為CMKGM。經(jīng)測(cè)定，其取代度為0.35。
權(quán)利要求
1、一種羧甲基魔芋葡甘聚糖制備方法，其特征在于，依次通過下列工藝步驟實(shí)現(xiàn)(1)將氯乙酸溶于少量無(wú)水乙醇得氯乙酸乙醇溶液；將氫氧化鈉溶于質(zhì)量體積比等量的水中得氫氧化鈉溶液；(2)將魔芋葡甘聚糖和質(zhì)量體積比1～1.5倍的水，在1000rpm～4000rpm的高速混合機(jī)中攪拌溶脹，然后加入氯乙酸乙醇溶液，混勻后噴入氫氧化鈉溶液，魔芋葡甘聚糖、氯乙酸、氫氧化鈉的質(zhì)量比用量為魔芋葡甘聚糖∶氯乙酸∶氫氧化鈉＝1∶0.20～0.90∶0.25～0.85，邊噴邊攪拌，充分混勻后，送入帶式微波反應(yīng)器中，在30～200秒內(nèi)將溫度升至50℃～95℃的設(shè)定溫度，在此溫度下，利用輸送過程的恒定溫度保溫反應(yīng)3～20分鐘，將反應(yīng)完畢的物料用冰醋酸中和至中性后，用質(zhì)量比濃度為50％～85％的乙醇溶液洗去副反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)和未參與反應(yīng)的氯乙酸，重復(fù)洗滌三次后，濾去洗液，將濾餅粉碎進(jìn)入35℃～45℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥，干燥后的物料經(jīng)粉碎過60目篩后得到的黃色粉末即為羧甲基魔芋葡甘聚糖。
全文摘要
一種羧甲基魔芋葡甘聚糖的制備方法，將微波應(yīng)用于CMKGM的工業(yè)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了高效、節(jié)能；與傳統(tǒng)方法相比，本方法的反應(yīng)體系為半干狀態(tài)，沒有廢水的處理和排放，輔料的用量可以減少20％-50％；生產(chǎn)時(shí)間與濕法相比可以節(jié)約50％-70％，能耗減少20％-30％，可有效降低生產(chǎn)成本。用本發(fā)明方法制備的CMKGM的取代度為0.10～0.45。
文檔編號(hào)C08B37/00GK101585889SQ200910104158
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者夏玉紅, 耕 鐘 申請(qǐng)人:西南大學(xué)