由圖11分析可知,曲面超聲反應時間與反應溫度的优化研究交互作用對取代度的影響不是特別顯著,與模型回歸方程結論中符合:圖中b圖是葡甘3D響應曲麵,是露聚磷酸根據等高線生成的立體圖,該響應曲麵圖的糖超頂部不夠突出,說明時間與溫度對DS影響的声法顯著性較小。沿反應溫度軸的酯化等高線密度變化比沿反應時間軸的變化大,表明反應溫度對EKGM的改性DS影響顯著高於反應時間,反應溫度有助於DS的曲面增加,表現為曲線的优化研究坡度較陡,與表2的葡甘數據一致。
使用DesignExpert10.0.7軟件合成分析試驗,露聚磷酸選擇出最優的糖超合成條件為:質量比為1:6.77、ph=2.57、声法反應時間為1.14h、酯化反應溫度為54.42℃,根據實際情況,進行調整,質量比為1:6.77.pH=2.57、反應時間=1.14h、反應溫度為54℃做三次平行實驗,實測EKGM取代度為1.91%,與理論計算取代度為1.87%較接近。
與KGM相比,EKGM結合了磷酸基團。實驗所得EKGM的IR譜圖與文獻中KenjiMackaji所測紅外譜圖基本一致,證實了我們設計的酯化改性方法的合理性。在1750cm-1~1600cm-1附近有吸收明顯的酯羰基-CH2-CO-0-伸縮振動峰,且峰更明顯,說明達到了對KGM酯化改性的試驗。960cm-1左右是磷酸根的對稱伸縮振動,1090、1040cm-1左右是磷酸根的不對稱伸縮振動,600cm-1左右是磷酸根的麵內彎曲振動。表明EKGM中存在少量磷酸基團進一步證實了Maekaji等所確認的KGM中存在少量磷酸基的實驗結果。
將EKGM與KGM做掃描電鏡對比。
從圖14和圖15可知,EKGM可以達到比KGM更好的效果,EKGM的表麵更加致密,並且表麵更光滑,沒有明顯的棱角和大的溝壑,這是因為酯化後糖鏈之間的交聯更強,致使整個顆粒結構更加的牢固,因而不易溶脹;而KGM的表麵有棱角,凹凸不平,溶脹現象相對較為明顯,從而驗證了超聲磷酸酯化方法的優越性。
從表3可知,KGM放置108h後有輕微的酸臭味,表麵長出少許菌落,且基本上失去黏性,而EKGM溶液呈現均-透明的狀態,具有粘性。發生黴變的程度越低說明抗菌性能越好,EKGM在放置108h之後,溶液還是均一透明的,說明酯化後的抗菌能力增加了。從圖16可知,KGM由於水溶液中葡甘露聚糖分子鏈的運動,會造成其粘度不穩定,隨時間的延長,粘度下降較快,EKGM溶液隨著時間延長,粘度變化不是很大,EKGM穩定性增加的原因如下,SHMP在超聲條件下酯化後,親水性較強的磷酸基團鏈接到KGM分子鏈上,與水分子的結合相比,被酯化的KGM結構更加的緊密,化學鍵的作用力更強,導致溶液體係也就變得更加的穩定。
本實驗使用SHMP作為改性劑對KGM進行了磷酸酯化的改性,通過使用超聲輔助酯化改性獲得了取代度相對高的EKGM,超聲波改性反應時間短且更高效,使得酯化改性反應充分,顯著地提高了產物的取代度,工藝過程得到簡化,對酯化反應有積極的影響。在單因素實驗的基礎上,通過響應曲麵法建立了超聲輔助EKGM合成的二次多項數學模型。通過二次回歸設計得到了EKGM的取代度與質量比、pH、反應時間、反應溫度的回歸模型,實驗證明,該模型可以更好的預測EKGM的DS。該方法所到的函數表達式比正交設計實驗更直觀,相比正交設計實驗而言它有各因素能在整個取值區域內組合的優點。經優化實驗條件為質量比1:6.77、pH=2.57、反應時間t=1.14h、反應溫度為54.42℃,在此條件下,做三次平行實驗,EKGM取代度DS=1.91%,與理論計算取代度DS=1.87%接近。在這四個因素中,溫度對EKGM取代度的影響是顯著的。通過紅外驗證,KGM主鏈分子上引入磷酸酯基團,得到EKGM,掃描電鏡顯示EKGM結構更緊密;穩定性實驗表明,與KGM相比,EKGM在穩定性,抗菌性方麵均為最優,從而說明改性提高了KGM的穩定性。
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