异淀粉酶/辣根过氧化物酶改性淀粉对其结构和上浆性能的影响
发布时间：2021-02-21 22:10
随着人们环保意识的增强,在纺织经纱上浆过程中,聚乙烯醇（PVA）浆料越来越多地被淀粉浆料所取代,但由于淀粉天然结构的缺陷导致其浆膜脆硬,对疏水性纤维黏附性差,无法很好地满足上浆的要求。为了改善淀粉的上浆性能,通常会采用物理添加浆纱助剂和淀粉化学结构改性的方法。本课题利用α-淀粉酶和β-淀粉酶对淀粉分子的水解特性制备分支极限糊精（BLD）,并将其用作淀粉浆料增塑剂,研究其对淀粉浆膜机械性能及淀粉糊化、老化性能的影响;通过异淀粉酶对淀粉侧链的水解作用,研究部分脱支对淀粉分子结构和糊化性能及对涤/棉粗纱黏附性的影响;将异淀粉酶对淀粉的脱支作用与辣根过氧化物酶（HRP）可以催化淀粉分子上的羟基产生自由基的特性相结合,引发阳离子单体2-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵接枝到部分脱支淀粉分子链上,达到改善淀粉上浆性能的目的,建立一种基于酶法脱支和酶法接枝聚合复合改性的接枝淀粉制备方法;利用HRP酶催化淀粉与丙烯酰胺接枝共聚制备接枝淀粉,研究原淀粉精细结构对接枝淀粉分子结构的影响规律及接枝淀粉分子结构对其上浆性能的影响规律。主要研究内容和结论如下:首先,研究了分支极限糊精对淀粉浆膜及淀粉糊化和老化性能的影响...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
直链淀粉分子结构式
不同于直链淀粉的线性结构,支链淀粉分子呈现高支化的束状结构,其结构如图1-3所示。支链淀粉分子中葡萄糖残基除了通过α-1,4糖苷键连接之外,分子链上还含有分支点,这些分支点通过α-1,6糖苷键与主链连接[6]。因分支点的存在,与直链淀粉相比,支链淀粉的分子量通常比较大。支链淀粉分子中含有一个还原性末端和多个非还原性末端。支链淀粉分子有主链、内链和外链之分,主链是指既有还原末端,又有非还原性末端的链,内链是指两个分支点之间的链段,外链是指非还原性末端至分支点之间的链段。在一个支链淀粉分子中,主链只有一条,而内链和外链则有若干条。一般地,淀粉总量的70%-80%为支链淀粉,而在某些蜡质淀粉中支链淀粉含量可接近100%[7]。因此,支链淀粉作为淀粉的主要成分,其自身的性质极大地影响着淀粉的物理化学性质。淀粉分子链上含有大量羟基,分子极性强,分子间作用力大[8],用作纺织浆料时,对棉纤维等极性较强的纤维有较好的黏附性,而对涤纶纤维等疏水的合成纤维则黏附性较差[9]。此外,淀粉分子中的刚性葡萄糖环会阻止淀粉链的内旋和抑制淀粉片段的运动,使得淀粉大分子的柔顺性差,玻璃化温度较高[10],淀粉呈现出成膜脆硬的特性,造成经纱表面的浆膜易破碎脱落,影响浆纱质量[11]。
根据文献报道关于HRP/H2O2/ACAC三元体系的催化机理[12]及淀粉接枝乙烯基单体接枝共聚反应发生的主要接枝位点[2],推测淀粉接枝2-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的反应过程如图4-5所示。在HRP/H2O2/ACAC三元催化体系中,HRP酶促循环过程会产生两个ACAC活性自由基,可作为初级自由基引发淀粉分子中葡萄糖单元C6上的伯羟基产生自由基,继而引发2-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单体与淀粉C6位上的羟基自由基发生接枝共聚反应。此外,ACAC活性自由基也会同时引发2-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单体产生自由基,继而发生阳离子单体的自聚反应,因此HRP酶催化部分脱支淀粉接枝2-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的接枝共聚反应过程中也会有2-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵均聚物的产生。
【参考文献】：
期刊论文
[1]辣根过氧化物酶催化改性二元接枝淀粉的制备及性能研究[J]. 徐少军,范雪荣,王强,徐进. 化工新型材料. 2019(08)
[2]不同品种淀粉的酶解性能研究[J]. 申珊玉,范雪荣,王强,唐文君,向中林. 棉纺织技术. 2018(12)
[3]酸解芭蕉芋淀粉的制备及性能[J]. 赖俐超,曾敏,唐春保. 食品研究与开发. 2018(17)
[4]超声波处理对豌豆淀粉糊化、流变及质构特性的影响[J]. 李薇,郑炯,陈映衡,张甫生. 食品与机械. 2018(05)
[5]微波对马铃薯淀粉螺旋结构及消化性的影响[J]. 罗志刚,徐小娟,陈永志. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(12)
[6]纺织浆料发展综述[J]. 黄阳阳,夏云,孙晨晓. 丝绸. 2017(07)
[7]辣根过氧化物酶催化淀粉接枝丙烯酸甲酯浆料制备及其上浆性能[J]. 王苏,王强,徐进,范雪荣,王平. 纺织学报. 2017(06)
[8]挤压加工与淀粉理化性质关系的研究进展[J]. 王盼,汪丽萍,田晓红,吴卫国,谭斌. 粮油食品科技. 2016(06)
[9]球磨处理对豌豆淀粉结构及理化性质的影响[J]. 王立东,刘婷婷,寇芳. 高分子通报. 2016(11)
[10]干法制备氧化淀粉浆料工艺研究[J]. 黄小根,武海良,王卫,沈艳琴,毛宁涛. 西安工程大学学报. 2015(03)
博士论文
[1]药物缓释性载体用脱支淀粉的研究[D]. 洪雁.江南大学 2015
[2]基于浆纱质量的经纱可织性预测研究[D]. 姚桂芬.东华大学 2005
硕士论文
[1]α-淀粉酶制备纺织淀粉浆料的工艺研究[D]. 薛颍.西安工程大学 2016
[2]普鲁兰酶、异淀粉酶对淀粉膜性质影响的研究[D]. 黄晓娜.吉林农业大学 2015
[3]HRP催化合成淀粉与酚类接枝共聚物的研究[D]. 弓瑞.陕西科技大学 2012
[4]木薯淀粉与醋酸乙烯酯接枝共聚物的制备及其性能研究[D]. 林华.华南热带农业大学 2007
[5]两类离子化变性淀粉浆料的性能研究[D]. 程哲琼.江南大学 2006
本文编号：3044997
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
直链淀粉分子结构式
不同于直链淀粉的线性结构,支链淀粉分子呈现高支化的束状结构,其结构如图1-3所示。支链淀粉分子中葡萄糖残基除了通过α-1,4糖苷键连接之外,分子链上还含有分支点,这些分支点通过α-1,6糖苷键与主链连接[6]。因分支点的存在,与直链淀粉相比,支链淀粉的分子量通常比较大。支链淀粉分子中含有一个还原性末端和多个非还原性末端。支链淀粉分子有主链、内链和外链之分,主链是指既有还原末端,又有非还原性末端的链,内链是指两个分支点之间的链段,外链是指非还原性末端至分支点之间的链段。在一个支链淀粉分子中,主链只有一条,而内链和外链则有若干条。一般地,淀粉总量的70%-80%为支链淀粉,而在某些蜡质淀粉中支链淀粉含量可接近100%[7]。因此,支链淀粉作为淀粉的主要成分,其自身的性质极大地影响着淀粉的物理化学性质。淀粉分子链上含有大量羟基,分子极性强,分子间作用力大[8],用作纺织浆料时,对棉纤维等极性较强的纤维有较好的黏附性,而对涤纶纤维等疏水的合成纤维则黏附性较差[9]。此外,淀粉分子中的刚性葡萄糖环会阻止淀粉链的内旋和抑制淀粉片段的运动,使得淀粉大分子的柔顺性差,玻璃化温度较高[10],淀粉呈现出成膜脆硬的特性,造成经纱表面的浆膜易破碎脱落,影响浆纱质量[11]。
根据文献报道关于HRP/H2O2/ACAC三元体系的催化机理[12]及淀粉接枝乙烯基单体接枝共聚反应发生的主要接枝位点[2],推测淀粉接枝2-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的反应过程如图4-5所示。在HRP/H2O2/ACAC三元催化体系中,HRP酶促循环过程会产生两个ACAC活性自由基,可作为初级自由基引发淀粉分子中葡萄糖单元C6上的伯羟基产生自由基,继而引发2-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单体与淀粉C6位上的羟基自由基发生接枝共聚反应。此外,ACAC活性自由基也会同时引发2-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单体产生自由基,继而发生阳离子单体的自聚反应,因此HRP酶催化部分脱支淀粉接枝2-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的接枝共聚反应过程中也会有2-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵均聚物的产生。
【参考文献】：
期刊论文
[1]辣根过氧化物酶催化改性二元接枝淀粉的制备及性能研究[J]. 徐少军,范雪荣,王强,徐进. 化工新型材料. 2019(08)
[2]不同品种淀粉的酶解性能研究[J]. 申珊玉,范雪荣,王强,唐文君,向中林. 棉纺织技术. 2018(12)
[3]酸解芭蕉芋淀粉的制备及性能[J]. 赖俐超,曾敏,唐春保. 食品研究与开发. 2018(17)
[4]超声波处理对豌豆淀粉糊化、流变及质构特性的影响[J]. 李薇,郑炯,陈映衡,张甫生. 食品与机械. 2018(05)
[5]微波对马铃薯淀粉螺旋结构及消化性的影响[J]. 罗志刚,徐小娟,陈永志. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(12)
[6]纺织浆料发展综述[J]. 黄阳阳,夏云,孙晨晓. 丝绸. 2017(07)
[7]辣根过氧化物酶催化淀粉接枝丙烯酸甲酯浆料制备及其上浆性能[J]. 王苏,王强,徐进,范雪荣,王平. 纺织学报. 2017(06)
[8]挤压加工与淀粉理化性质关系的研究进展[J]. 王盼,汪丽萍,田晓红,吴卫国,谭斌. 粮油食品科技. 2016(06)
[9]球磨处理对豌豆淀粉结构及理化性质的影响[J]. 王立东,刘婷婷,寇芳. 高分子通报. 2016(11)
[10]干法制备氧化淀粉浆料工艺研究[J]. 黄小根,武海良,王卫,沈艳琴,毛宁涛. 西安工程大学学报. 2015(03)
博士论文
[1]药物缓释性载体用脱支淀粉的研究[D]. 洪雁.江南大学 2015
[2]基于浆纱质量的经纱可织性预测研究[D]. 姚桂芬.东华大学 2005
硕士论文
[1]α-淀粉酶制备纺织淀粉浆料的工艺研究[D]. 薛颍.西安工程大学 2016
[2]普鲁兰酶、异淀粉酶对淀粉膜性质影响的研究[D]. 黄晓娜.吉林农业大学 2015
[3]HRP催化合成淀粉与酚类接枝共聚物的研究[D]. 弓瑞.陕西科技大学 2012
[4]木薯淀粉与醋酸乙烯酯接枝共聚物的制备及其性能研究[D]. 林华.华南热带农业大学 2007
[5]两类离子化变性淀粉浆料的性能研究[D]. 程哲琼.江南大学 2006
本文编号：3044997
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