低聚水溶性壳聚糖制备反应条件的选择

张春艳

摘 要：本文通过氧化降解法制备低聚水溶性壳聚糖，通过实验结果表明采用HAC-H202法可制备低聚水溶性壳聚糖，并由单因素实验和正交实验筛选出了较优的反应条件。

关键词：水溶性；壳聚糖；降解

由于壳聚糖分子量很大，溶解性差，不易溶于水，这在一定程度上限制了它的应用。本文主要研究采用氧化降解法中HAC- H202法制备低聚水溶性壳聚糖，并通过单因素实验和正交实验来筛选制备所需要的反应条件。

一、实验部分

（一）主要仪器、材料与试剂

数显恒温水浴锅、恒温磁力搅拌器、循环水式真空泵、旋转蒸发仪等；壳聚糖：脱乙酰度≥90.0%；H202、HAC等。

（二）实验方法

1.制备方法：将壳聚糖溶于一定浓度的HAC水溶液中，快速升温到所需温度，滴加一定量质量分数为30%的H202溶液，反应到一定时间后，冷却、抽滤，滤液用NaOH溶液调节pH至7，过滤，减压浓缩，析出沉淀，旋转蒸发浓缩，真空干燥至恒重。

2. HAC- H202法的单因素实验

（1）反应时间的影响：固定反应体系中H202浓度3%，HAC浓度2%，反应温度为80℃，选取不同的反应时间进行制备。

（2）反应温度的影响：固定反应体系中H202浓度3%，HAC浓度2%，反应时间2h，选取不同的温度进行制备。

（3）H202浓度的影响：固定反应体系中HAC浓度为2%，反应温度为80℃，反应时间为2h，选取不同的H202浓度进行制备。

（4）HAC浓度的影响：固定反应体系中反应温度为80℃，反应时间为2h，H202浓度为3%，选取不同的HAC浓度进行制备。

3. HAC- H202法的正交实验：由单因素试验，以时间、温度、H202浓度3个因素作为影响产品的主要因子，分别选择了3个水平设计正交实验。

二、结果与讨论

（一）HAC- H202法的单因素实验

1.反应时间的影响

由表1，在其它条件固定时，反应时间越长，产率越高，但时间到了一定程度时，时间的延长对产率已无明显的影响了。反应时间越长，颜色越深 ，但颜色太深，水溶液颜色受影响，产品质量较差。综合分析，反应时间2h为设定条件下的最佳反应时间。

2.反应温度的影响

由表2，固定其它反应条件，反应温度越高，产率越高，但温度上升到一定程度时，温度的升高对产率已无明显的影响。温度低于80℃时，颜色变化不明显，温度高于80℃是颜色变化较大，甚至在90℃时变成黑色，严重影响产品质量。综合分析，反应温度80℃为设定条件下的最佳反应温度。

3. H202浓度的影响

由表3，固定其它反应条件，H202浓度在3%以下浮动时，产品产率随H202浓度的提高而提高，但在H202浓度为1%时，产率很小；当H202浓度达到一定程度后，产品产率基本保持不变。随H202浓度的升高，产品颜色加深。综合分析，H202浓度3%为设定条件下的最佳H202浓度。

4. HAC浓度的影响：固定其它反应条件，HAC的浓度变化对产率和颜色几乎没有影响。综合分析，HAC的浓度变化不是主要影响因素，正交实验时不做为主要因素考虑。

（二） HAC- H202法的正交实验

综合正交实验的积差分析结果，影响产率的各因素顺序为H202浓度﹥反应时间﹥反应温度，影响颜色的各因素顺序为反应温度= H202浓度>反应时间，H202浓度为3%和4%时产率较高取3%较适合，反应温度85℃产率偏高但不做为主要影响因素而反应温度80℃颜色较好且为主要影响因素取80℃较适合，反应时间不易过长但过短会影响产率取2h较适合。

三、结论

HAC-H202法的单因素实验说明HAC浓度因素对壳聚糖降解的影响不明显，所以，HAC浓度因素对壳聚糖降解的影响不予考虑。通过HAC-H202法制备低聚水溶性壳聚糖的单因素实验和正交实验结果综合分析，在一定条件下影响HAC-H202法制备低聚水溶性壳聚糖最佳参数是H202浓度3%，反应时间2h，反应温度80℃。

参考文献：

[1]覃彩芹，肖玲等.过氧化氢氧化降解壳聚糖的可控性研究[J].武汉大学学报（自然科学版），2000（2）.

[2]吴根，宋存义，赵秀梅.HAc/H2O2协同氧化制备水溶性壳聚糖的实验研究[J].化学世界，2003（3）.