分離技術(shù)之離子交換樹脂離子交換分離技術(shù)之離子交換樹脂共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!壹貳叁肆伍概論材料與方法結(jié)果與討論離子交換樹脂分離操作離子交換樹脂的理化性質(zhì)陸離子交換分離技術(shù)應(yīng)用離子交換分離技術(shù)之離子交換樹脂共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!概論多糖廣泛用于食品等相關(guān)行業(yè)，用于改善食品質(zhì)構(gòu)和增加粘度以及產(chǎn)品穩(wěn)定性。兩種多糖特定混合得到的重組多糖比單一的原多糖具有更高的粘度，因此廣泛用于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)地的改良，并能有效節(jié)約成本。在工業(yè)生產(chǎn)中，可能單一的多糖并不能形成凝膠，但是兩種多糖混合后能形成凝膠，如：黃原膠和半乳甘露聚糖各自都不能形成凝膠，但是兩種多種混合后卻能形成凝膠。（一）引言一、概論離子交換分離技術(shù)之離子交換樹脂共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!概論木糖葡聚糖（TSX）：自身不能形成凝膠，在食品工業(yè)中常作為增稠劑，主鏈結(jié)構(gòu)是由β(1→4)糖苷鍵連接的葡聚糖,主鏈在6-C位置帶有吡喃木糖殘基作為側(cè)鍵,部分木糖殘基在2-C位置還連有阿拉伯呋喃糖或半乳吡喃糖殘基。黃原膠（XG）：自身不能形成凝膠，其水溶液具有較高粘度、高假塑性和顯著的屈服應(yīng)力，具有高穩(wěn)定性，由β—(1→4)鍵連接的葡聚糖主鏈與三糖單位的側(cè)鏈組成；其側(cè)鍵由D—甘露糖和D—葡萄糖醛酸交替連接而成；三糖側(cè)鏈由在C6位置帶有乙酰基的D—甘露糖以α—(1→3)鏈與主鏈連接，在側(cè)鏈末端的D—甘露糖殘基上以縮醛的形式帶有丙酮酸。在溫度變化條件下，XG會發(fā)生線圈向螺旋或由螺旋向線圈構(gòu)象的轉(zhuǎn)變。結(jié)冷膠（GG）：在一定離子濃度條件下，自身能形成凝膠，是一種高分子線性多糖，由4個(gè)單糖分子組成的基本單元重復(fù)聚合而成．其基本單元是由1，3—和1，4—連接的2個(gè)葡萄糖殘基，1，3—連接的1個(gè)葡萄糖醛酸殘基，和1，4—連接的1個(gè)鼠李糖殘基組成。GG也有螺旋-線圈轉(zhuǎn)變。角叉膠：自身不能形成凝膠，其單位為角叉雙糖(carrabiose)，由D-半半糖1分子及3,6-脫水-D-半乳糖1分子構(gòu)成。表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）：茶葉中的兒茶素屬多酚類物質(zhì)，兒茶素與沒食子酸酯化形成。（二）相關(guān)概念離子交換分離技術(shù)之離子交換樹脂共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!概論如果黃原膠的分子量低于1,7000，則不能形成螺旋結(jié)構(gòu)，也沒有螺旋-線圈轉(zhuǎn)變，這表明線圈-螺旋轉(zhuǎn)變是一個(gè)高度協(xié)調(diào)的過程，角叉膠、黃原膠也是如此。在對角叉膠和結(jié)冷膠的研究中發(fā)現(xiàn)相似的離子特異性，例如:K＋較Na＋更能促進(jìn)凝膠的形成；總離子濃度對螺旋-線圈轉(zhuǎn)變的發(fā)生也起著重要作用，而聚合物濃度并不是必要因素等Morris認(rèn)為，多糖混合物之間的協(xié)調(diào)相互作用有兩個(gè)共同特點(diǎn)：1）多糖進(jìn)行著有序（coil-helix）的構(gòu)想轉(zhuǎn)變;2）多糖混合物中的連接骨架都為β(1,4)連接。（三）相關(guān)研究離子交換分離技術(shù)之離子交換樹脂共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!材料與方法2、實(shí)驗(yàn)方法1）流變學(xué)測量用流變儀（RheostressI,HaakeLtd.,Germany）測量貯能模量G’和損耗模量G”，樣品表面用硅油覆蓋，防止水的蒸發(fā)。在粘彈性線性范圍內(nèi)，不同頻率測得的數(shù)據(jù)是在恒定應(yīng)變下獲得的。2）差示掃描量熱法DSC用微型量熱計(jì)測量（DSC-III,SetaramLtd.,France）。將大約800mg的樣品溶液和等量的蒸餾水參照物放入DSC加熱容器中，然后密閉，在5~100℃的溫度范圍內(nèi)，以0.5℃/min的溫度變化率測量樣品的冷卻和加熱DSC曲線。離子交換分離技術(shù)之離子交換樹脂共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!結(jié)果與討論（一）木糖葡聚糖與結(jié)冷膠圖2為1wt%的TSX與Na-GG混合液與溫度相關(guān)的G’、G”函數(shù)圖，有圖可知：在1wt%濃度下，TSX與Na-GG混合液能形成凝膠。在先冷卻后加熱的過程中，混合物出現(xiàn)了熱滯后現(xiàn)象。就瓊脂糖而言，熱滯后現(xiàn)象是由于螺旋聚集形成了熱穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過多糖間的物理交聯(lián)形成?；旌衔锏恼硰椥员砻鱐SX與Na-GG形成的凝膠是協(xié)同相互作用導(dǎo)致的。離子交換分離技術(shù)之離子交換樹脂共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!結(jié)果與討論（一）木糖葡聚糖與結(jié)冷膠圖3為G’隨TSX含量變化的函數(shù)，G’最大值并沒有在結(jié)冷膠含量最大時(shí)取得，而在GG:TSX=1:3處取得最大值。這個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持了TSX與GG混合溶液的協(xié)調(diào)相互作用理論。離子交換分離技術(shù)之離子交換樹脂共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!結(jié)果與討論（二）木糖葡聚糖與黃原膠圖5為在10℃下，G’、G”值隨TSX和XG重量比變化的函數(shù)關(guān)系（總濃度保持1wt%不變）?；旌衔锏腉’值比兩者單獨(dú)情況下更大，而兩者不同的比率所得到的G’值也不同；G’在TSX:GG=1:3時(shí)取得最大值。離子交換分離技術(shù)之離子交換樹脂共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!結(jié)果與討論（三）木糖葡聚糖與EGCG在TSX溶液中添加多酚類物質(zhì)能形成凝膠。由圖6可知：在降溫DSC曲線中，放熱

峰出現(xiàn)時(shí)的溫度值幾乎

與G’、G”突然增大時(shí)的溫

度相同；5.在升溫DSC曲線中，吸熱

峰出現(xiàn)時(shí)的溫度值幾乎與G’、G”突然減小時(shí)的溫度

相同；許多多糖通過形成雙螺旋

或三螺旋形成凝膠，在

熔膠-凝膠轉(zhuǎn)化時(shí)熱滯后

現(xiàn)象也因此產(chǎn)生。離子交換分離技術(shù)之離子交換樹脂共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!總結(jié)四、總結(jié)——TSX/GG,TSX/XG,TSX/EGCG之間的對比通過實(shí)驗(yàn)研究，可以討論兩種模型，一種模型是異型交聯(lián)模型，通過協(xié)調(diào)相互作用形成凝膠；另一種是相分離模型。TSX/GG/XG在如上實(shí)驗(yàn)條件下，各自都不能單獨(dú)形成凝膠，在任何溶液濃度下，TSX與XG都不能形成凝膠，但GG例外，在1wt%濃度下，即使在低溫下也不能形成凝膠。Morris把協(xié)調(diào)相互作用的二元混合多糖體系分為兩類：1)一種多糖有能力形成凝膠，如TSX/GG；2）兩種多糖都不能形成凝膠，如TSX/XG。TSX/GG混合為類，通過AFM觀察可知，在微觀圖中并沒有觀察到異型交聯(lián)構(gòu)象，考慮可能是相分離模型，然而也不能排除是異型交聯(lián)模型的可能，因?yàn)椴荒芘懦龣z測條件因素影響的可能。TSX/XG混合為第二類，他們兩者各自都不能形成凝膠，因此，與類形式的凝膠相比異型交聯(lián)模型更容易接受，他們之間靠協(xié)調(diào)相互作用彼此交聯(lián)形成凝膠。TSX/EGCG混合也屬于第二類模型，其中EGCG為小分子，通過核歐佛豪瑟效應(yīng)頻譜分析，這兩種分子之間相互結(jié)合穩(wěn)定，這結(jié)果證明了異型交聯(lián)區(qū)域的存在。離子交換分離技術(shù)之離子交換樹脂共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!概論如果黃原膠的分子量低于1,7000，則不能形成螺旋結(jié)構(gòu)，也沒有螺旋-線圈轉(zhuǎn)變，這表明線圈-螺旋轉(zhuǎn)變是一個(gè)高度協(xié)調(diào)的過程，角叉膠、黃原膠也是如此。在對角叉膠和結(jié)冷膠的研究中相似的離子特異性，例如:K＋較Na＋更能促進(jìn)凝膠的形成；總離子濃度對螺旋-線圈轉(zhuǎn)變的發(fā)生也起著重要作用，而聚合物濃度并不是必要因素等Morris認(rèn)為，多糖混合物之間的協(xié)調(diào)相互作用有兩個(gè)共同特點(diǎn)：1）多糖進(jìn)行著有序（coil-helix）的構(gòu)想轉(zhuǎn)變;2）多糖混合物中的連接骨架都為β(1,4)連接。（三）相關(guān)研究離子交換分離技術(shù)之離子交換樹脂共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!材料與方法1、材料1)木糖葡糖聚糖（TSX）:由羅望子種子中提取得到，用丙酮沉淀以去除其中

不溶性雜質(zhì);2)結(jié)冷膠的鈉鹽形式（Na-GG）:不需要進(jìn)一步純化，其中含Na-GG2.990%,K-GG0.026%,Ca-GG0.030%,Mg-GG0.002%;3)TSX和Na-GG各自分別溶解在蒸餾水中，配置1wt%的溶液，在20±2℃下攪

拌過夜。樣品先加熱到80℃恒溫1h，再在90℃下恒溫10min，然后按照不

同比率混合，混合溶液在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)在60℃以上保存。4)黃原膠（XG）：含有乙酰基和丙酮酸鹽，不需要進(jìn)一步純化；5)分別配置1wt%的TSX與XG溶液，將TSX與XG分別分散于蒸餾水中，并在25℃

下攪拌12h，然后將兩溶液按不同比率混合，多糖總濃度為1wt%不變。二、材料與方法離子交換分離技術(shù)之離子交換樹脂共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!結(jié)果與討論三、結(jié)果與討論（一）木糖葡聚糖與結(jié)冷膠由圖1可知：TSX和Na-GG溶液都是粘彈性流體；TSX溶液表現(xiàn)出稀溶液特性，在1~100rad·s-1范圍內(nèi)，G’小于G”；從松弛時(shí)間的角度考慮，1）在低頻率下，TSX符合Maxwell模型，G’∝ω2G”∝ω；2）相反，GG特性不能用模型來描述，在低頻率時(shí)，G’小于G”，由于長時(shí)間的振蕩使得多聚鏈解開。在更高頻率下，G’大于G”，此時(shí)鏈的纏繞形成了三維網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

離子交換分離技術(shù)之離子交換樹脂共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!結(jié)果與討論（一）木糖葡聚糖與結(jié)冷膠通過DSC和圓二色性檢測，單獨(dú)的TSX與少量的Na-GG都不能出峰，當(dāng)TSX混有少量Na-GG(0.1%)時(shí)，檢測出現(xiàn)單峰，當(dāng)增加Na-GG量，會在Na-GG出峰的地方出現(xiàn)第二個(gè)峰。個(gè)峰在Na-GG含量很少時(shí)出現(xiàn)，表明可能是由體系的協(xié)調(diào)相互作用導(dǎo)致，也有可能是因?yàn)榉肿娱g的結(jié)合引起。因此并不能斷定異型交聯(lián)區(qū)域是否形成。離子交換分離技術(shù)之離子交換樹脂共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!結(jié)果與討論（二）木糖葡聚糖與黃原膠圖4為1wt%TSX與XG的混合物的G’、G”值隨溫度變化的關(guān)系。單獨(dú)的TSX與XG溶液都能表現(xiàn)出G’、G”隨溫度減小而增大的關(guān)系；隨著溫度減小，TSX與XG混合物的G’、G”在20℃時(shí)表現(xiàn)出階梯狀的增加，這表明凝膠在20℃時(shí)開始形成；可以肯定的說，TSX與XG之間存在協(xié)調(diào)相互作用；對比TSX與Na-GG,沒觀察到熱滯后現(xiàn)象。離子交換分離技術(shù)之離子交換樹脂共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!結(jié)果與討論（三）木糖葡聚糖與EGCG在TSX溶液中添加多酚類物質(zhì)能形成凝膠。由圖6可知：在大約20℃，1rad/s條件下，G’值超過了G”值。然后，G’、G”隨著溫度的降低而增加；在隨后的加熱條件下，G’一開始較G”大，然后在大約30℃時(shí)，G’、G”值突然大幅減?。挥蒁SC曲線可知，此流變學(xué)變化由熔膠-凝膠轉(zhuǎn)變導(dǎo)致；離子交換分離技術(shù)之離子交換樹脂共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!結(jié)果與討論（三）木糖葡聚糖與EGCG由圖7可知：TSX凝膠的剪切模量值受EGCG含量的強(qiáng)烈影響；隨著EGCG含量的增加，G’先增大后急劇減小。在EGCG含量在0.2~0.6wt%范圍內(nèi)，混合物形成半透明的凝膠。在這