發(fā)布時(shí)間：2020-05-25 06:57

【摘要】：明膠是一類常見的生物高分子材料,它來源豐富,價(jià)格便宜,無毒無害,具有良好的生物相容性和降解性,被廣泛的應(yīng)用于食品、生物醫(yī)藥以及攝影成像等領(lǐng)域。本文借助旋光儀、流變儀與差示掃描量熱儀系統(tǒng)地研究了明膠在不同鹽溶液中的物理凝膠化過程;探討了鹽的種類和價(jià)態(tài)對(duì)凝膠熱穩(wěn)定性的影響。1、在明膠溶液中NaCl和CrCl_3的加入會(huì)阻礙物理凝膠化;CaCl_2在低濃度下能促進(jìn)明膠分子從無規(guī)線團(tuán)向螺旋構(gòu)象轉(zhuǎn)變,而高濃度的CaCl_2則會(huì)抑制凝膠化轉(zhuǎn)變。明膠在這三種鹽溶液中的初始凝膠化過程均可以用一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程來描述,其速率常數(shù)均隨鹽濃度的增加而減小。2、在明膠的物理凝膠化轉(zhuǎn)變過程中,增加聚合物濃度或甲醇的含量可以提高聚合物溶液的凝膠化溫度。相反地,NaCl或尿素的加入則導(dǎo)致凝膠化溫度的降低。此外,溶液的pH值偏離明膠等電點(diǎn)時(shí)也會(huì)輕微提高聚合物溶液的凝膠化溫度。在上述不同凝膠化條件下的凝膠儲(chǔ)能模量的變化規(guī)律與凝膠化溫度的變化規(guī)律一致。3、在明膠的鹽溶液中,chaotropic鹽(KCl、KNO_3和KSCN)能夠阻礙三股螺旋的形成和生長(zhǎng);kosmotropic鹽(KH_2PO_4)則能促進(jìn)凝膠的形成,低濃度的K_2SO_4有助于明膠分子從無規(guī)線團(tuán)向螺旋構(gòu)象的轉(zhuǎn)變,而高的濃度K_2SO_4則不利于凝膠的形成。實(shí)驗(yàn)中所用的五種鹽(KCl、KNO_3、KSCN、K_2SO_4、KH_2PO_4)對(duì)明膠凝膠化的影響不完全遵循Hofmeister序列。4、在聚合物凝膠的各種制備條件中,聚合物濃度、退火時(shí)間和pH對(duì)其熔融溫度影響微弱,而退火溫度的升高能夠顯著提高凝膠的熔融溫度,改善體系的熱穩(wěn)定性。在不同價(jià)態(tài)鹽溶液中的明膠水凝膠的熱穩(wěn)定性遵循如下順序:CrCl_3CaCl_2NaCl。
【圖文】：

圖 1.1 明膠中不同分子鏈的構(gòu)象[12]膠會(huì)在凝膠化過程中轉(zhuǎn)變它的分子構(gòu)象。此外，根據(jù)凝膠的狀態(tài)可間具有不同的空間排布和不同的相互作用。它的這兩個(gè)特性決定于溫度以及形成二級(jí)結(jié)構(gòu)所必須的能量。雙螺旋結(jié)構(gòu)可以由兩條 α鏈由一條 α鏈折疊而成。未折疊部分仍是無規(guī)線團(tuán)結(jié)構(gòu)，所以單鏈折部出現(xiàn)一個(gè)閉合的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。三股螺旋結(jié)構(gòu)的形成也有多種不同方三條不同 α鏈形成，或者由一條 α鏈和另一條 α鏈折疊形成的雙股者由同一條 α鏈進(jìn)行兩次折疊而成[12]（如圖 1.1）。uo 等人[12]利用提取自石灰處理的明膠進(jìn)行探究，就明膠鏈形成三股上三種不同的結(jié)合方式。他們認(rèn)為，只有在螺旋的尺寸較小時(shí)其結(jié)、熱可逆的。這意味著這些螺旋是借助弱的作用力保持穩(wěn)定的。例尺寸越小，它就很容易融化。根據(jù)作者的說法，具有一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)必須達(dá)到?jīng)]有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的螺旋的兩倍才能穩(wěn)定存在。事實(shí)正是如此有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的螺旋勢(shì)必會(huì)比沒有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的螺旋消耗更多的能量

圖 1.2 明膠的凝膠化機(jī)理圖從本質(zhì)上講，明膠的物理凝膠化過程是聚合物分子發(fā)生構(gòu)象轉(zhuǎn)變的過程（見圖 1.2）。明膠在熱水中溶解后呈現(xiàn)一個(gè)無規(guī)線團(tuán)構(gòu)象。溫度降低后，相互接觸或纏結(jié)的明膠鏈會(huì)通過氫鍵作用形成三股螺旋。這些形成螺旋構(gòu)象的多肽鏈主要是α 鏈，，并且它們都是左旋的，以右旋的方式形成三螺旋。由圖 1.1 可知，螺旋構(gòu)象分為分子內(nèi)螺旋和分子間螺旋，前者對(duì)于凝膠網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建起到微乎其微的作用。隨著時(shí)間推移，體系中的三股螺旋含量慢慢升高，螺旋棒的長(zhǎng)度也逐漸增加。當(dāng)螺旋構(gòu)象的密度達(dá)到一定數(shù)值后，便呈現(xiàn)出宏觀的凝膠狀態(tài)。1.2.3.2 明膠溶液中的相互作用對(duì)其凝膠化的影響明膠水凝膠的性能決定于內(nèi)在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，而凝膠采取什么樣的結(jié)構(gòu)又是體系中多種作用力相互折衷的結(jié)果。因此，了解明膠物理水凝膠內(nèi)的相互作用力十分重要。明膠中的相互作用力主要有如下幾種：
【學(xué)位授予單位】：齊魯工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O636

【相似文獻(xiàn)】

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