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1.2实验方法

1.2.1苹果渣纤维素的制备将苹果渣不溶性膳食 纤维121加入10倍的水，加入0.25倍的冰乙酸，0.5倍 的次氯酸钠，70°C超声波处理15m in再加入0.25倍 的冰乙酸，0.5倍的次氯酸钠，75°C超声波处理 15m i，如此重复2次。过滤洗涤，50°C烘干，得苹果 渣纤维素131。

羧甲基纤维素钠的制备方法参照文献「41。 1.2.3羧甲基纤维素取代度的测定参照文献「5]。 1.2.4羧甲基纤维素钠粘度的测定准确称取经烘 箱干燥2h的试样1.00g(准确至O.OOlg),置于125mL 广口磨口瓶中，加入49.0g水，不断搅拌，搅拌均匀完 全溶解后，置于滚珠式粘度计中，计算玻璃珠在滚筒 内从上刻度线到下刻度线所需的时间，反复测定，取 其平均值。粘度按下式计算：

n = k( A - P2) t

式中：n-溶液的粘度；R-滚珠的密度；P2-溶液 的密度；-滚珠在滚筒内从上刻度线到下刻度线所 需的时间，。

2结果与分析

2.1乙醇的浓度对产品取代度的影响

据大量资料显示，制备羧甲基纤维素钠的溶剂 有很多，但大多采用乙醇。乙醇含水量的多少与 CMC的粘度、取代度均有关。据资料显示，乙醇含水 量小于8%或大于15%时，CMC的取代度明显下降。 故在本实验中，制备高取代度羧甲基纤维素钠时采 用80%、85%、90%、95%的乙醇溶液作为溶剂。固 定其他实验条件为：4g纤维素，8g 50%的氢氧化钠 溶液，室温下碱化60min 3.6g氯乙酸的乙醇溶液（m 氯乙酸:m80%乙醇=1:1), 80°C醚化80mi。

由表1可知，采用85%的乙醇作为溶剂，所得 CMC的DS最高。乙醇浓度过高，溶剂中水分含量较 少，限制纤维素的膨胀和不利于氢氧化钠的溶解;而乙

醇浓度过低，溶剂中水分含量偏高，氢氧化钠浓度偏 低,影响碱化效果，由苹果渣制备高取代度羧甲基纤维素钠的研究，而且生成的CMC因溶胀形成凝胶 包覆纤维素,不利于反应的深入和取代度的提高141。

表1乙醇的浓度对DS的影响

乙醇浓度（％)95908580

取代度（DS)0.430.540.760.46

2.2 50%氢氧化钠溶液的用量

为了使纤维素能够充分反应，本实验采用多次 碱化、醚化处理，以保证产品状态均匀。首次碱化对 产品的取代度DS有很大影响，故首次碱化时，在其 他条件固定的情况下，分别添加2.0 40 8.a 12.(、 16.0g 50%氢氧化钠溶液，进行碱化处理。

由表2可知，碱化时氢氧化钠溶液的添加量对 CMC的取代度有很大影响。当氢氧化钠溶液的用量 小于4g时，碱量过少，不能使纤维素全部生成碱性 纤维，DS较低；当50%的氢氧化钠溶液的用量为4g 时，CMC的取代度最高；当50%氢氧化钠溶液的用 量大于8g时，氢氧化钠溶液过量，会明显促进纤维 素的解聚，且多余的碱会与氯乙酸发生副反应，生成 一些副产物，降低产品的取代度|61。当碱液的量在 4g左右时，DS变化较小。故对于4g纤维素，本实验 采用20 40 8.0g 50%的氢氧化钠溶液作为正交实 验的水平。

表2氢氧化钠溶液的用量对取代度DS的影响

2.3碱化温度对产品的影响

称取4.0g纤维素，选用85%的乙醇溶液作为溶 齐丨」，添加8g 50%氢氧化钠溶液，分别于2& 35 40 4S50°C搅拌碱化处理60mn通过对比实验分析碱 化温度对产品取代度的影响。

由表3可知，当碱化温度为28 40°C时，所得产 品取代度较高，但是当碱化温度为28°C时，产品色泽 不均匀，颗粒较大，故可知温度越低，膨化度越大；但 温度过低，膨化度过大，会影响碱纤维素的化学组 成;温度过高,不利于形成碱纤维素，并易发生水解。 而碱化温度为40°C时，碱化温度合适，膨化度较大， 取代度也最高，故本实验最终采用40°C进行碱化

处理。

表3碱化温度对取代度DS的影响

碱化温度（°C )28 35 40 45 50

取代度（DS)0.48 Q20 0.42 0.29 0.30

2.4碱化时间对产品的影响

固定其他反应条件，将样品加入碱液后，于40°C 下分别搅拌碱化处理3(、6(、90 120m n通过对比实 验确定碱化温度对产品取代度的影响。

由表4可知，碱化时间与CMC的取代度有关。 当碱化时间低于60min时，产品DS较低，由于碱溶 液在纤维素中需要一定的扩散时间，时间太短不易 形成碱纤维|71;碱化时间为60mii时，由苹果渣制备高取代度羧甲基纤维素钠的研究，CMC的DS最 高;而碱化时间超过60mii时，产品的DS又开始下 降，这是由于碱化时间过长，会降低膨化度，生成的 碱纤维素就会发生副反应，而使取代度降低。故本 实验选择碱化时间为60m

表4碱化时间对取代度DS的影响

碱化时间（m in)306090120

取代度（DS)Q27Q30Q26Q 19

2.5酿化剂的组成对产品的影响

称取4.0g苹果渣纤维素，选用85%的乙醇溶液 作为溶剂，添加8g50%的氢氧化钠溶液，40°C碱化处 理30m n。加入3.6g由不同比例的乙醇、氯乙醇组成 的混合溶液，进行醚化反应，通过对比实验确定醚化 剂的组成对产品的影响。

由表5可知，随着醚化剂中氯乙酸含量的增加， CMC的取代度也逐渐增加。氯乙酸作为醚化剂，其 含量越高，对产品的醚化效果就越好，产品的取代度 就越高；当氯乙酸与80%乙醇的质量比为1: 1时， CMC取代度最高；随后产品的取代度又开始逐渐下 降，因为当醚化剂中氯乙酸的含量过高时，剩余的氯 乙酸就会消耗部分NaOH，从而降低碱化效果，也会 降低产品取代度。为得到较高取代度的CMC；本实 验以氯乙酸与80%乙醇的质量比为1:1.5 1:1、1.5:1 作为正交实验的水平。

表5醚化剂的组成对取代度DS的影响 氯乙酸：80% 乙醇（m:m)1:21:1.51:11.5 12： 1~

取代度（DS)0.190.200.250.24Q19~ 

50%氢氧化钠溶液的 用量（g) 取代度（DS)

2481216

0.38 Q51 0.48 Q13 0.18

2.6酿化温度对产品的影响

称取4.0g纤维素，碱化后加入3.6g氯乙酸的乙 醇溶液（氯乙酸与80%的乙醇溶液的质量比为1: 1)，

随着醚化温度的升高，取代度逐渐 增加；但当温度超过80°C以后，取代度又逐渐下降。 由于反应温度过低，反应时间延长，醚化剂的利用率 得不到充分发挥；反应温度高，醚化反应速度加快， 反应时间缩短；但过高的反应温度会引起副反应增 多，同时引起乙醇溶剂的挥发加快，使反应均匀性下 降。故本实验以醚化温度为7(、8 0 85°C作为正交实 验的水平。

表6醚化温度对取代度DS的影响

醚化温度（°c)50 60 70 80 85

取代度（DS)0.19 Q 24 0.3 5 0.65 Q56

2.7酿化时间对产品的影响

称取4.0g纤维素，碱化后加入3.6g氯乙酸的乙 醇溶液，由苹果渣制备高取代度羧甲基纤维素钠的研究，40°C下加热30min快速升温至80°C,醚化 60 8(、100 12(、140mn通过对比实验确定醚化时间

对产品取代度的影响。

由表7可知，当醚化时间为6(、120m in时，所得 产品取代度较高；但当时间为60mii时，反应时间较 短，纤维素尚未反应，产品纯度较低；而当醚化时间 超过60mn时，纤维素开始逐渐和氯乙酸发生反应， CMC的取代度逐渐增加；当醚化温度为120mii时， 醚化反应较充分；而醚化时间超过120m in时，氯乙 酸在碱性下发生副反应，使取代度降低。故本实验 以醚化时间为100 12(、140min作为正交实验的 水平。

表7醚化时间对取代度DS的影响

醚化时间（m n)6080100120140

取代度（DS)0.50a 290.390.89Q27

2.8酿化次数对产品的影响

称取4.0g苹果渣纤维素，选用85%的乙醇溶液 作为溶剂，添加8g 50%的氢氧化钠溶液，于40°C下 分别搅拌碱化处理60m in加入3.6g氯乙酸的乙醇溶 液,分别于80°C下醚化120m紅再加入固体NEOH, 按上述方法碱化、醚化。分别醚化不同次数，以确定 醚化次数对取代度DS的影响。

由表8可知，醚化次数对CMC的取代度也有影 响。醚化次数越多，纤维素反应越充分，故其取代度越 高，产品状态越均匀；当醚化次数为3次时，纤维素反 应最充分，取代度最高；而当醚化次数过多时，多余的 氯乙酸就会发生副反应，CMC的取代度反而降低，故 本实验选择醚化3次，以获得高取代度的产品。

表8醚化次数对取代度DS的影响

醚化次数12345

取代度 ( DS)0.29Q370.870.360.37

2.9制备高取代度羧甲基纤维素钠正交实验

由以上单因素实验可知，不同的反应条件对 CMC产品的取代度有很大影响。由苹果渣制备高取代度羧甲基纤维素钠的研究，本实验以碱液用 量、醚化剂的组成、醚化温度、醚化时间为因素，进行 四因素三水平正交实验。

由表9可知，高取代度CMC的影响因素依次为： A>D>C>这即50%的氢氧化钠的添加量 > 醚化 时间 > 醚化温度 > 氯乙酸与80%乙醇的比例。制备 高取代度CMC的最佳实验条件是A2B2C3D,,即4g 苹果渣纤维素，85%的乙醇溶液，4g 50%的氢氧化钠 溶液，于40°C下搅拌60m紅3.6g由80%乙醇与氯乙 酸以质量比为1:1组成的醚化剂，85°C下醚化 100m紅重复醚化3次。

搅拌转速对抽提率的影响 从图5可看出，在30m in内，纳他霉素的抽提率 随着抽提时间的延长而提高，并在30m n处有最大 值；当抽提时间在4S 60m in时，抽提率下降很快，这 是由于长时间的强碱处理使内酯皂化作用更明显。 所以，从保存纳他霉素活力和节能等方面因素综合 考虑，不适宜长时间抽提，确定30tain为最佳抽提 时间。

 

2.6 pH对纳他霉素析出率的影响

图6的结果表明，将抽提液离心后，在上清液jH 为6.50时，纳他霉素沉淀的析出率最高；！H 5.90〜 6. 5Q纳他霉素在乙醇中的沉淀析出率迅速升高；而

(％)齋afe麵讎妾芨

 

PH

图6 pH对纳他霉素析出率的影响

jH> 6.50时，其沉淀析出率则下降，由苹果渣制备高取代度羧甲基纤维素钠的研究，这可能是由于 偏离了纳他霉素的等电点6.50(8]，导致纳他霉素 的溶解度发生改变。

3讨论

3.1无水乙醇作为纳他霉素的提取剂可以得到较高 的提取率。纳他霉素在乙醇中的溶解度和稳定性受 温度、搅拌速度和抽提时间等因素的影响，而且 rH的影响最大。在15°C的环境中，将抽提液pH调 至10.20 600~ 800r/min的搅拌速度下搅拌抽提 30m n可以得到最佳抽提效果。

3.2由于纳他霉素对jH较敏感，所以在调jH时必 须把握好加酸或碱的速度，避免由于局部由过高或 过低而失活。

3.3本实验仅对纳他霉素菌体的抽提率作了较为详 细的研宄，获得的纳他霉素为粗品，其精制纯化的研究仍有待作更深入的研宄，以提高产品的质量。