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响应曲面优化葡甘露聚糖超声法磷酸酯化改性研究(三)

来源:时间:2025-04-22 01:53:08

(1)響應麵分析

根據回歸模型作出相應的曲面響應麵和等高線,比較兩組圖響應麵最高點和等高線對比分析可知,优化研究擬合範圍內存在一個極值,葡甘即響應麵的露聚磷酸最高點也是等高線最小橢圓的中心點;在DesignExper10.0.7軟件中模型圖像分析處理得到響應曲麵和等高線,結果見圖6~11所示。糖超6組圖顯示了不同交互因素對EKGM取代度(DS)的声法相互作用趨勢,等高線圖可以直觀地反映兩個變量之間的酯化相互作用程度,圓形表示兩個因素的改性交互作用不顯著,即兩個因素交互作用對DS的曲面影響不是主要因素,然而曲率半徑較大的优化研究橢圓表明交互作用顯著,並且曲率半徑越大,葡甘交互作用對DS的露聚磷酸影響越顯著,即橢圓越扁平,糖超交互作用對取代度的声法影響越顯著。在等高線圖上,酯化最大的橢圓上取值時EKGM具有最低的DS,而最小的橢圓上麵取值時EKGM具有最高的DS,它們之間的等高線代表DS逐漸變化。


由圖6分析可知,質量比與pH的交互作用對取代度的影響較為顯著,與模型回歸方程結論中符合:圖中a圖是等高線,橢圓扁平,則兩因素對取代度的影響顯著,當在最小的橢圓,上取值時,得到的取代度是最大;圖中b圖是3D響應曲麵,更直觀的看出,兩交互因素底麵即等高線平麵取到接近中心時,取代度接近響應曲麵的頂部即取代度可取到最大值。沿著溶液的pH軸等高線密度變化大於質量比變化,表明溶液pH對取代度的影響相比於質量比是顯著,這與表2中的分析一致。pH值較低時KGM水解為單糖減小了KGM分子之間的相互作用有利於酯化反應,隨著pH值的進一步升高,磷酸鹽的分布和存在形式發生了變化,對酯化反應的進行不利。

從圖7的分析可以看出,質量比與時間的交互作用對DS的影響較為顯著,這與模型回歸方程的結論一致:圖中a圖是等高線,橢圓扁平,則兩因素對取代度的影響顯著,當在最小的橢圓上取值時,得到的取代度是最大:圖中b圖是3D響應曲麵,更直觀的看出,當固液比與時間同時取值在接近中心最小的橢圓上時,取代度就接近響應曲麵的頂部,則取代度可取到最大值。沿質量比軸的等高線密度變化大於反應時間的變化,表明質量比對取代度的影響大於反應時間,與表2的分析相符。隨著質量比增加EKGM的DS先變大後變小,當六偏磷酸鈉用量過多時不能與KGM全部反應,可當六偏磷酸鈉用量過少時,酯化反應結合的磷不夠,得不到充分反應,不滿足於酯化改性的條件。

由圖8分析可知,質量比與溫度兩因素交互作用對取代度的影響顯著一般,與模型回歸方程結論中符合:圖中a圖是等高線,橢圓不夠扁平,則兩因素對取代度的影響不是很顯著,這可能是其中一個單因素對取代度的影響不大引起的:圖中b圖是3D響應曲麵,該曲麵頂部不夠突出,也說明兩因素交互對取代度的影響不夠明顯。沿反應溫度軸的等高線密度變化大於質量比的變化,表明反應溫度對EKGM取代度的影響顯著高於質量比,與表2的數據一致。隨著反應溫度的升高EKGM的DS先增大後減小,反應溫度過低促進酯化反應的程度小導致取代度小;但溫度過高時已酯化的EKGM受到高溫的影響,不穩定的酯鍵斷裂引起取代度也變小。

由圖9分析可知,pH與時間兩因素同時對取代度的影響很顯著,與模型回歸方程結論中符合:當在最小的橢圓上取值時,得到的取代度是最大;當pH與時間同時取值在接近中心最小的橢圓上時,取代度就接近響應曲麵的頂部,則取代度可取到最大值。相對於反應時間軸,反應溶液的pH軸等高線密度變化較大,表明反應溶液的pH對EKGM的DS影響顯著高於反應時間,與表2的數據一致。所以pH坡度更陡,隨著pH值的增加,EKGM的DS先升高後降低,pH值較低時KGM水解為單糖有利於酯化反應,隨著pH值的進一步升高磷酸鹽的分布和存在形式發生了變化反而對酯化反應的進行不利。

由圖10分析可以看出,pH和溫度之間的交互作用對DS的影響顯著,這與模型回歸方程的結論一致:當在最小的橢圓上取值時,得到的取代度是最大;當pH與溫度同時取值在接近中心最小的橢圓上時,取代度就接近響應曲麵的頂部,則取代度可取到最大值。沿反應溫度軸的等高線密度變化比反應溶液的pH軸的變化大,表明反應溫度對EKGM的DS的影響顯著高於反應溶液的pH,與表2的數據一致。隨著反應溫度和pH的升高EKGM的DS呈現先增大後減小的趨勢。

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