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环糊精在纺织染整加工中应用的新进展

来源:印染在线 发布时间:2009年11月17日

刘夺奎 顾振亚 董振礼(天津工业大学材料化工学院)张莹(中国纺织科学研究院)

环糊精(cyclodextrins)简称CDs,是由淀粉通过环糊精葡萄糖基转移酶降解而生成的含有6、7、8个甚至更多葡萄糖单元,彼此间通过α-1,4葡萄糖苷键连接而成的环状低聚糖。自从1891年Villier发现它并将其命名为 "木粉"(cellulosine)以来,环糊精研究先后经历了两个重要发展阶段:20世纪70年代以前,主要从事环糊精结构和化学性质的研究,70年代以后才进入应用阶段。近30年来,各种环糊精及其衍生物在国内外已广泛应用于医药、化工、农业、日用消费品及生物技术领域中,只有最近一段时期才有人开始研究环糊精在纺织染整加工中的应用。我国生产和使用环糊精起步较晚,仅有十几年时间,应用程度远不及国外发达国家,在纺织染整加工中的应用还是一片空白。

1 环糊精的分子结构及其物理、化学性质 (1)分子结构 常见的环糊精有三种:α-环糊精 (α-CD)、β-环糊精 (β-CD)和γ-环糊精 (γ-CD),它们分别是由6、7、8个葡萄糖单体在Cl和C4上连接而成的环状低聚糖。其中β-环糊精的产率最高,应用也最广泛,其分子结构见图1。β-环糊精分子的立体结构呈圆筒形,一端大,一端小。小端口处是由C6上的7个伯羟基组成,大端口处是由C2、C3的14个仲羟基组成,因此环糊精的外壁具有很强的亲水性。β-环糊精的内腔是由C3和C5上的氢原子与以上的氧原子组成,由于C3和C5上的氢原子对C1上的氧原子的覆盖作用,使得环糊精的内腔具有强烈的疏水性,因此可以利用其疏水空腔包合客体分子(被包合物质),形成包合物。各种环糊精的分子结构参数见表l。 表1环糊精的分子结构参数[1] (2)物理性质

由于所含葡萄糖单元的多少不同,各种环糊精在物理性质上有很大的区别。以溶解度为例,25℃时α-环糊精的溶解度为145g/L,γ-环糊精为232g/L,而β-环糊精仅为18.5g/L。能够溶解环糊精的有机溶剂很少,因此可以利用此性能来提纯环糊精。环糊精对热和机械作用都相当稳定,没有固定的熔点,200℃开始分解。不同环糊精的热稳定顺序为:γ-环糊精,α-环糊精,β-环糊精。经大量实验证明,环糊精本身无毒性,可以被人体所吸收。 (3)化学性质 环糊精可以像淀粉一样,贮存多年不变质。在碱性乃至强碱性条件下,环糊精是稳定的,但是在酸性条件下,可以被水解生成葡萄糖和系列非环麦芽糖。由于环糊精分子中不存在还原基团,对酸的稳定性要比线性糊精高2-5倍。此外,环糊精可以被α-淀粉酶和大肠内细菌所降解,但不会被葡萄糖淀粉酶降解。

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