一种魔芋葡甘聚糖基树脂的微波合成方法技术

本发明专利技术涉及一种魔芋葡甘聚糖基树脂的微波合成方法。该方法是将魔芋精粉与醇和碱混合搅拌后，与交联剂反应在微波作用下得魔芋葡甘聚糖树脂。将所得魔芋葡甘聚糖树脂用含有碱、氯乙酸的溶剂中溶解后在微波辐射下反应２～２０分钟，分离即得弱酸性魔芋葡甘聚糖树脂。采用本发明专利技术提供的方法可大大缩短合成魔芋葡甘聚糖基树脂的时间，制得的弱酸性魔芋葡甘聚糖树脂可以部分替代合成类树脂，吸附药物用于药物的控制释放，能广泛适用于生物化学、医学、农业、日用化工等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于天然高分子应用领域。
技术介绍
人类利用魔芋的历史最早见诸于西晋文学家左思(272)的《蜀都赋》。宋《开宝本草》、《图经本草》，明《本草纲目》中均有记载。现代意义上的魔芋研究始于1895，其后通过研究才确定了魔芋主要成分为葡甘聚糖(Konjak Glucomanman，简称KGM)，其中葡萄糖与甘露糖比例为1.6∶1，主链由β-1，4键组成，并具有支链结构。魔芋在我国西部山区种植广泛，这种天然高分子多糖在天然魔芋中以微粒形式存在于淀粉包覆中。这种微粒为球形或椭球，干燥后既硬又韧，不易破碎。魔芋精粉中魔芋葡甘聚糖颗粒，随着加工程度的不同，外围可能还残留有网脊状突起的细胞壁，细胞壁的主要成分是纤维素和半纤维素。在水中，魔芋葡甘聚糖颗粒会逐渐溶胀，进而溶解。魔芋葡甘聚糖颗粒可被制成为直径0.5mm左右的不溶性的魔芋葡甘聚糖微球(Crosslinked Konjac Glucomannan Granule，简称CKGG)，这种规格天然多糖微球具有优良的生物相容性及大量可以用于修饰的羟基。通过羧甲基化，增加其交换基团，制成羧甲基魔芋葡甘聚糖微球(Craboxymethyl Crosslinked KonjacGlucomannan Granule，简称CMCKGG)，从而可以用来作为离子交换和吸附材料。申请号为03118435.9，名称为“魔芋葡甘聚糖甘油酯类颗粒物及其制备方法和用途”的中国专利技术专利公开了魔芋葡甘聚糖利用环氧氯丙烷交联生成魔芋葡甘聚糖甘油酯，进而进行羧甲基化反应。但该制备方法的反应时间普遍较长。
技术实现思路
为了克服现有技术中反应时间较长的不足，本专利技术提供，该方法采用微波辐射工艺，可以在短时间内制备出魔芋葡甘聚糖基树脂，并且同样采用微波辐射工艺，还可进一步制得弱酸性的魔芋葡甘聚糖基树脂。本专利技术采用的制备步骤如下将魔芋精粉放入含有碱的体积比为30％以上的醇溶液中搅拌，使魔芋精粉充分溶胀。在其中加入足量的交联剂置于功率为100～400w的微波进行微波反应。充分反应后将珠体经过滤、洗涤、提取和干燥处理后得到魔芋葡甘聚糖不溶性颗粒，即魔芋葡甘聚糖基树脂。再将得到的魔芋葡甘聚糖基树脂加入含有碱、氯乙酸的溶剂中溶解，将溶液用置于功率为100～400w的微波下辐射2～20分钟，最后将珠体经过滤、洗涤、提取和干燥处理后即得到弱酸性的魔芋葡甘聚糖基树脂。在魔芋葡甘聚糖基树脂合成中所用碱可以是氢氧化钠，氢氧化钾或氢氧化锂，碱的用量不低于魔芋精粉重量的4～50％；所用醇可以是甲醇、乙醇或异丙醇；交联剂可以是乙二醛、戊二醛或环氧氯丙烷；交联剂用量不低于魔芋精粉量重量的20～200％；微波辐射功率为100～400W之间，辐射时间一般在2～20分钟之间。在弱酸性的魔芋葡甘聚糖基树脂合成中氯乙酸用量为魔芋精粉量摩尔量的1～10倍，所用碱可以是氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂，碱的用量在氯乙酸摩尔量的120～800％之间。所用溶剂可以是甲醇、乙醇、异丙醇或水；微波辐射功率100～400W，辐射时间2～20分钟。由于本专利技术提供的制备魔芋葡甘聚糖基树脂的方法采用了微波合成工艺，所以不仅反应时间短，同时也不会降低产物性能。并且进一步制得的弱酸性的魔芋葡甘聚糖基树脂可以部分替代合成类树脂，吸附药物用于药物的控制释放，能广泛适用于生物化学、医学、农业、日用化工等领域。具体实施例方式实施例1在微波反应器中加入5g魔芋精粉，体积比为30％的甲醇溶液50mL和NaOH0.25g，搅拌使魔芋精粉充分溶胀后，再加入环氧氯丙烷1mL，搅拌均匀，置于功率100W的微波辐射下进行反应，辐射时间2min，最后将珠体用常规方法经过滤、洗涤、提取和干燥处理后得到魔芋葡甘聚糖基树脂。这种树脂不溶于水，沸水，10％HCl和10％NaOH。实施例2在微波反应器中加入20g魔芋精粉，体积比为30％的乙醇溶液100mL和NaOH10g，搅拌使魔芋精粉充分溶胀后，再加入乙二醛40mL，搅拌均匀，在功率400W微波辐射下进行反应，辐射时间10min，最后将珠体用常规方法经过滤、洗涤、提取和干燥处理后得到魔芋葡甘聚糖基树脂。这种树脂不溶于水，但在沸水，10％HCl和10％NaOH会溶胀或溶解。实施例3在微波反应器中加入5.24g魔芋精粉，体积比为95％的乙醇溶液100mL和LiOH 0.50g，搅拌使魔芋精粉充分溶胀后，再加入环氧氯丙烷10mL，搅拌均匀，在功率100W微波辐射下进行反应，辐射时间5min，最后将珠体用常规方法处理后得到魔芋葡甘聚糖基树脂。这种树脂不溶于水、沸水、10％HCl和10％NaOH。实施例4在微波反应器中加入10g魔芋精粉，体积比为30％的异丙醇溶液200mL和KOH 1.0g，搅拌使魔芋精粉充分溶胀后，再加入戊二醛2mL，搅拌均匀，在功率200W微波辐射下进行反应，辐射时间20min，最后将珠体用常规方法经过滤、洗涤、提取和干燥处理后得到魔芋葡甘聚糖基树脂。这种树脂不溶于水和沸水，但在10％HCl和10％NaOH会溶胀或溶解。实施例5取经微波交联的魔芋葡甘聚糖基树脂4.05g，加入NaOH 3g，氯乙酸2.36g，甲醇30mL，然后放在功率100W的微波下辐射10min，将珠体用常规方法处理后即得到弱酸性的魔芋葡甘聚糖基树脂，其总交换容量分别为0.9423mmol.g-1。实施例6取经微波交联的魔芋葡甘聚糖基树脂4.01g，加入NaOH2.4g，氯乙酸4.875g，异丙醇50mL，然后放在功率200W的微波下辐射6min，将珠体用常规方法处理后即得到弱酸性的魔芋葡甘聚糖基树脂，其总交换容量分别为1.3781mmol.g-1。实施例7取经微波交联的魔芋葡甘聚糖基树脂4.05g，加入NaOH3g，氯乙酸2.36g，乙醇100mL，然后放在功率100W的微波下辐射15min，将珠体用常规方法处理后即得到弱酸性的魔芋葡甘聚糖基树脂，其总交换容量分别为0.9729mmol.g-1。实施例8取经微波交联的魔芋葡甘聚糖基树脂4.01g，加入NaOH 3g、氯乙酸2.36g、水30mL使其溶解，然后放在功率100W的微波下分别辐射2min或10min或20min，将珠体用常规方法经过滤、洗涤、提取和干燥处理后即得到弱酸性的魔芋葡甘聚糖基树脂，这些合成后的树脂在离子交换柱上，测定弱酸性魔芋葡甘聚糖基树脂总交换容量分别为0.8252mmol.g-1、0.9076mmol.g-1、0.8778mmol.g-1。从测定的弱酸性魔芋葡甘聚糖基树脂总交换容量可知100w微波辐射功率下辐射时间最好是10min左右。实施例9取经微波交联的魔芋葡甘聚糖基树脂4.01g，分别加入NaOH 1.5g或3g或8g、氯乙酸2.36g，水30mL，然后放在功率100W微波下辐射5min。将珠体用常规方法经过滤、洗涤、提取和干燥处理后即得到弱酸性的魔芋葡甘聚糖基树脂，这些合成后的树脂在离子交换柱上，测定弱酸性魔芋葡甘聚糖基树脂总交换容量分别为0.6409mmol.g-1、0.9076mmol.g-1、0.5862mmol.g-1。实施例10取经微波交联的魔芋葡甘聚糖基树脂4.01g，加入NaOH 3g、氯乙酸2.36g，分别加入水5mL或20mL或50mL，然后放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种魔芋葡甘聚糖基树脂的微波合成方法，其特征是采用如下步骤：（１）将魔芋精粉放入足量含有碱的体积比为３０％以上的醇溶液中搅拌，使魔芋精粉充分溶胀，其中碱的用量为魔芋精粉质量的４～５０％。（２）加入交联剂，搅拌均匀后置于功率为 １００～４００ｗ的微波中，进行微波辐射反应，其中交联剂用量为魔芋精粉质量的２０～１００％。（３）微波反应充分后，将珠体用常规方法经过滤、洗涤、提取和干燥处理后得到魔芋葡甘聚糖不溶性颗粒，即魔芋葡甘聚糖基树脂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗立新，刘敏，冯长根，罗运柏，王庆蓉，秦旅，周秋菊，彭琪，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]