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天然水溶性甲壳素的热稳定性研究/刘廷国等
天然水溶性甲壳素的热稳定性研究
刘廷国2,李斌
1华中农业大学食品科技学院,武汉430070;2池州学院化学与食品科学系,池州247100)
摘要采用多重扫描速率法研究了利用冻融循环制各的天然水溶性甲壳素(WSC)的热分解反应动力学,反应
活化能E和指前因子lnA分别为(194.31士1.56)kJ/mol和(37.90士0.36)min。采用 Achar微分法判定该物质的
热分解最概然机理函数为f(a)=3(1-a)2,属几何形态收编(球形对称)机理。热处理样品残渣的红外光谱分析结
果显示,WSC热分解过程与売聚糖一样,最先发生的是糖链的解聚,即COC键的断裂
关键词水溶性甲壳素热分解动力学多重扫描速率
中图分类号:TS254.9;0636.9
文献标识码:A
Thermal Stability of Natural Water Soluble Chitin
LIU Tingguo,2, LI Bin
(1 College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070; 2 Department of Chemistry
and Food Science, Chizhou University, Chizhou 247100)
Abstract Multiple scan rate nonisothermal DSC curves were employed to investigate the pyrolysis kinetics of
natural water soluble chitin (WSC) which was prepared using aikali-freezin - thawing treatment. The apparent activa
tion energy(E) and frequency factor(INA) for thermal decomposition were(194.31+1. 56)KJ/mol and (37.90+
0. 36)min respectively. And the most probable mechanism function was obtained by Achar s differential method
The function was f(a)=3(1-a)2 3, which was considered as shrinkage geometric shape(ball symmetry) mecha
nism. FT-IR spectra of the residues of WSC after heating under different procedure show that the thermal decomposi
tion process is similar as chitosan, which is first occurred in the molecular chain depolymerization, viz the C-OC bond
cleavage
Key words water soluble chitin, pyrolysis, kinetic, multiple scan rates
材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础之一,是现环保、食品工业、纺织印染、农业、畜牧业、日用化工、化学分
代工业和高科技发展的基础和关键,材料产业的发展对国民析等领域。一些专家曾经这样形容:“20世纪是塑料的世
经济发展起着至关重要的作用,直接关系着国计民生。塑料纪,21世纪将是甲壳素的世纪”?。据统计,我国可年产3万
的发明曾经被认为是20世纪人类的一大杰作,已成为现代多t甲壳素,99%作为原料用于出口,全球95%的甲壳素原
文明社会不可或缺的重要原料,广泛应用于航空、航天、通讯料来自中国。然而,我国甲壳素及衍生产品的出口价格不及
工程、计算机、军事以及农业、轻工业的食品工业等各行各业欧美国家的1%,产品附加值极低?,如何提高我国甲壳素产
中。然而,由此带来的环境污染问题也越来越严重,随着世业在国际市场的竞争力,最关键的还是提高产品的技术含
界各国对环境污染问题的日益关注和重视,人类社会可持续量,大カ开发甲売素下游产品。天然水溶性甲壳素与传统甲
发展对材料的环境友好性和可再利用性的要求会越来越高。売素相比具有更广阔的应用空间,但对其性质研究不够深入
具有生物可降解性、环境协调性的天然高分子材料(如纤维透彻,缺乏必要的基础数据参考。本研究以自制水溶性甲壳
素、甲壳素、淀粉等)必将成为世界各国竞相开发的热点。
素为原料,研究其热分解特性,为其深入研究提供基础数据。
甲壳素广泛存在于虾、蟹、昆虫等动物的甲壳,真菌和某1实验
些低等植物的细胞壁中。每年自然界的生物合成量高达100
亿t,是仅次于植物纤维的第二大生物质资源,也是迄今为止1.1材料与设备
人类发现的唯一大量存在的天然碱性多糖,具有许多独一无
甲売素(食品级,DDA=21.11%,M,=1.20×10°,过80
的生物、化学活性。甲壳素广泛应用于医药保健、生物目筛),购自浙江金壳生物化学有限公司。除特别说明外,实
国家“863”资助项目(2007AA10Z310);安徽高等学校省级自然科学研究项目(KJ2011B110);池州学院化学材料与工程省级示
苑实验中心建设项目(垸教高〔2008)4号);池州学院材料学重点学科建设项目(2011XKO4)
刘廷国:男,1982年生,硕士,讲师,研究方向为天然高分子改性与应用E-mail:liutg137@hotmail.com李斌:通讯作者,男,
1972年生,博士,教授,博士生导师E-mail:libinfood@mail,hzau,edu.cn