羟丁基淀粉及其在淀粉基水凝胶的应用研究

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1、硕士学位论文羟丁基淀粉及其在淀粉基水凝胶的应用研究作者姓名李赛学科专业淀粉资源科学与工程指导教师高群玉教授所在学院食品科学与工程论文提交日期2018年05月HydroxybutylStarchandItsApplicationinStarchHydrogelsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiSaiSupervisor：Prof.GaoQunyuSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：学校代号：10561学号：20152012026

2、5华南理工大学硕士学位论文羟丁基淀粉及其在淀粉基水凝胶的应用研究作者姓名：李赛指导教师姓名、职称：高群玉教授申请学位级别：硕士学科专业名称：淀粉资源科学与工程研究方向：淀粉功能材料技术与工程论文提交日期：2018年4月30日论文答辩日期：2018年5月31日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：张学武教授委员：张友胜老师高群玉教授胡松青教授刘宏生老师摘要本文通过醚化对淀粉进行改性，利用不同的预处理方法制备高取代度羟丁基蜡质玉米淀粉，增加其亲水性。再将羟丁基淀粉和温敏材料N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）通过自由基共聚，制备了淀粉基温敏材料

3、。此材料的最低临界溶解温度（LCST）在32℃左右，低温时能溶胀吸水，高温时能发生体积相变从而缩水，是温度敏感型智能水凝胶。这一特点，在分离纯化等方向有潜在的应用。为了提高淀粉的亲水性，本文对淀粉进行醚化改性。现在多使用环氧乙烷和环氧丙烷对淀粉进行醚化，而环氧丁烷对淀粉的改性则很少。本文通过酸预处理、碱预处理和酸碱协同预处理等方法制备了一系列羟丁基蜡质玉米淀粉。结果表明，酸碱协同预处理制备的羟丁基蜡质玉米淀粉取代度最高，亲水性最大。且其加热后淀粉能形成透明度较大的糊液，有利于和NIPAM发生共聚反应。将高取代度羟丁基淀粉和NIPAM进行共聚反应，在交联剂、引发剂、促

4、进剂和催化剂的作用下制备了一系列不同质量比的温敏水凝胶。结果表明，淀粉的加入有助于孔洞结构的形成。随着淀粉含量的增加，孔洞结构先增大后减小，平衡溶胀度也先增大后减小。但是当淀粉含量大于50%时，凝胶会形成很多微孔结构，孔洞多而贯穿，具有毛细管作用，比表面积增大，加上淀粉的亲水性，平衡溶胀度增大。且溶胀速率很快，退溶胀速率较慢。淀粉含量的增加有助于凝胶的降解和应用，所以选取质量分数为60%制备的水凝胶，加入不同含量的戊二醛，研究全互穿网络对凝胶的影响。结果表明：一步法制备的全互穿淀粉基水凝胶的温敏性质并没有破坏，通过DSC和热台偏光显微镜研究可知，LCST约在33℃左

5、右；当戊二醛交联后，平衡溶胀度下降；戊二醛含量增加，微孔结构减少，结构坍塌甚至叠加在一起，减少了水分子的进入。利用智能水凝胶的温敏特性，可以用来浓缩蛋白质溶液。利用聚乙二醇（PEG）对淀粉基智能水凝胶进行多孔处理，获得快速响应的多孔水凝胶，探究其对牛血清蛋白（BSA）溶液的吸附浓缩性能。结果表明：PEG作为致孔剂制备了不同大孔结构的水凝胶。但是其LCST基本没有变化，还是在33℃左右。也没有改变温敏性；随着pH值的增加，水凝胶的平衡溶胀度减少，酸性下溶胀度最大，碱性下最小。该方法制备的水凝胶能反复溶胀，有利于更广泛的应用；用不同水凝胶对BSA溶液进行分离浓缩，发现随

6、着大孔结构的增加，分离效果更好。当PEG含量过量时，容易导致孔洞坍塌，分I离效果下降。用同一水凝胶对不同浓度的BSA溶液进行分离浓缩，发现BSA浓度越稀，分离效果越好。关键词：羟丁基淀粉、温敏材料、蛋白质浓缩、水凝胶IIABSTRACTInthispaper,Waxycornstarchwasmodifiedbyetherification,usingdifferentpretreatmentmethodstopreparehighdegreeofsubstitutionofhydroxybutylwaxycornstarchtoincreaseitshydroph

7、ilicity.Thenstarch-basedthermo-sensitivematerialswerepreparedbyradicalcopolymerizationofhydroxybutylstarchandNIPAM.Thelowestcriticalsolutiontemperatureofthismaterialisabout32℃.Itcanswellandabsorbwateratlowtemperature.Itcanundergovolumetricphasechangeandshrinkwhenheated.Itisatemperatu