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洗涤剂用壳聚糖—海藻酸钠微胶囊包封碱性蛋白酶的制备及性能研究

作　者: 颜环环
导　师: 黄洪
学　校: 华南理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 壳聚糖海藻酸钠碱性蛋白酶洗涤剂
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

壳聚糖-海藻酸钠微胶囊是目前在食品、药品和个人护理品等领域应用较多的一种微胶囊。它具有原料来源广泛、工艺简单环保、价格低廉、生物相容性好等优点,具有相当广泛的应用前景。洗涤剂用酶已成为洗涤剂行业的一种趋势。其中蛋白酶是洗涤剂中最重要的一类酶制剂,它能去除血渍,蛋渍,植物汁渍和一些生物分泌物等蛋白质类污垢,是衣物上最普遍的去垢组分之一。然而,蛋白酶易受环境污染,难以在洗涤剂中充分发挥其去污效力。因此,如何在洗涤剂中添加酶制品成为洗涤剂产品性能优劣的关键因素。采用壳聚糖-海藻酸钠作为壳材料包封蛋白酶能有效解决酶制剂在洗涤剂的贮存和应用过程中出现的失活现象。本论文以壳聚糖,海藻酸钠为壁材,碱性蛋白酶为芯材,通过一步乳化法得到壳聚糖-海藻酸钠包酶微胶囊。其中,海藻酸钠液滴与氯化钙中的钙离子结合,通过溶胶—凝胶相转移过程形成海藻酸钠凝胶球型骨架,而壳聚糖分子链上有的大量伯氨基与海藻酸钠分子链上的大量羧基,通过正、负电荷吸引形成聚电解质膜。在海藻酸钙凝胶球骨架内层层填充,最终得到结构可控,成球性好,包埋率高的壳聚糖-海藻酸钠包酶微胶囊。本论文在微胶囊的制备中,运用正交实验法,通过马尔文激光粒径分析仪、紫外分光光度计和光学显微镜等仪器设备,对微胶囊的制备条件、包埋率及释放方式等进行了研究。研究结果表明壳聚糖/海藻酸钠微胶囊包封酶最佳制备条件为:室温25±2℃,转速成为500r/min,当Span80质量分数1%,蛋白酶质量分数4%,CaCl₂质量分数2%,海藻酸钠质量分数为2%,壳聚糖质量分数0.5%,得到的微胶囊,包埋率高达65%。同时在光学显微镜下观察,微胶囊成球性较好,表面较平整。另外,在转速一定的情况下,乳化剂Span80对微胶囊的粒径影响较大,含量在4%,3%,2%,1%时,制备的微胶囊平均粒径分别为45.86μm, 56.57μm,88.13μm,91.16μm,表明随乳化剂Span80的减少,平均粒径是呈减少趋势。同时也通过单因素法探究了Span80,pH值,壳聚糖这三个因素对壳聚糖/海藻酸钠包酶微胶囊释放性的影响规律。结果表明释放速率随着乳化剂Span80用量的增加而增快;在酸性环境中pH值为2.8和4.9时,释放的速率比在碱性环境pH值为10中释放的速率慢;壳聚糖质量分数低于1%时,酶释放了50%需要25min,质量分数超过1%,释放50%需要约10 min,释放速度较前者慢。壳聚糖质量分数与释放呈负相关关系即壳聚糖浓度越高,膜越厚,进行对微胶囊酶扩散到外界的阻力也越大,释放的速度变慢。最后也研究了碱性蛋白酶的释放行为,发现以最佳制备条件得到的微胶囊,通过Peppass模型进行拟合,结果表明碱性蛋白酶释放以Fich扩散为主,酶的释放主要由囊内外酶溶液的浓度差为推动酶向外释放的动力。酶释放量与时间的关系通过Higuchi模型拟合,得到拟合方程Q = 257.23t1/2 + 953.35,相关系数为0.9771,表明酶的释放量与时间平方根呈线性关系。试验各项结果表明壳聚糖-海藻酸钠微胶囊可以用来包封洗涤剂碱性蛋白酶,达到比较好的包封效果和释放功能,解决碱性蛋白酶在洗涤剂应用中干扰其它酶和受洗涤环境的影响降低活性的问题。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-40
  1.1 引言  12-13
  1.2 微胶囊  13-22
    1.2.1 微胶囊的概述  13
    1.2.2 微胶囊的特性  13-16
    1.2.3 微胶囊的应用  16-22
  1.3 壳聚糖-海藻酸钠微胶囊  22-32
    1.3.1 壳聚糖-海藻酸钠微胶囊概述  22-24
    1.3.2 壳聚糖-海藻酸钠微胶囊制备方法  24-26
    1.3.3 壳聚糖-海藻酸钠微胶囊技术的国内外研究现状  26-32
  1.4 碱性蛋白酶  32-35
    1.4.1 碱性蛋白酶概述  32
    1.4.2 碱性蛋白酶的去污原理  32
    1.4.3 影响酶活性的因素  32-33
    1.4.4 碱性蛋白酶在洗涤剂中的应用  33-35
  1.5 本文的研究背景、研究意义及研究内容  35-40
    1.5.1 研究背景  35-37
    1.5.2 研究意义  37-38
    1.5.3 研究内容  38-40
第二章壳聚糖-海藻酸钠包封碱性蛋白酶微胶囊的制备  40-55
  2.1 前言  40
  2.2 材料  40-41
    2.2.1 主要试剂  40-41
    2.2.2 主要仪器与设备  41
  2.3 实验方法  41-45
    2.3.1 碱性蛋白酶测定  41-44
    2.3.2 微胶囊包封率的测定  44-45
  2.4 壳聚糖-海藻酸钠微胶囊的制备  45-46
    2.4.1 主要试剂的配制  45
    2.4.2 工艺流程  45-46
  2.5 微胶囊制备影响因素探讨  46-49
    2.5.1 海藻酸钠含量对微胶囊制备的影响  46-47
    2.5.2 壳聚糖含量对微胶囊制备的影响  47-48
    2.5.3 正交实验  48-49
  2.6 微胶囊表征与测试  49-54
    2.6.1 微胶囊形貌分析  49-51
    2.6.2 微胶囊表征红外光谱图  51-52
    2.6.3 微胶囊粒径分布测试  52-54
  2.7 小结  54-55
第三章壳聚糖-海藻酸钠微胶囊包封率影响因素的探讨  55-62
  3.1 Span80 浓度对微胶囊包封率的影响  55-56
  3.2 碱性蛋白酶与海藻酸钠用量之比对微胶囊包封率的影响  56-57
  3.3 CaC1_ 2质量分数对包封率的影响  57-58
  3.4 海藻酸钠质量分数对包封率的影响  58-60
  3.5 壳聚糖质量分数对包封率的影响  60-61
  3.6 本章小结  61-62
第四章碱性蛋白酶壳聚糖-海藻酸钠微胶囊的缓释研究  62-71
  4.1 微胶囊释放机理  62-64
    4.1.1 微胶囊释放方式  62
    4.1.2 芯材的特性对释放速率的影响  62-63
    4.1.3 微胶囊缓释动力学方程  63-64
  4.2 碱性蛋白酶释放影响因素的探讨  64-69
    4.2.1 微胶囊缓释实验方法  64-65
    4.2.2 Span80 对碱性蛋白酶释放的影响  65
    4.2.3 pH 对碱性蛋白酶释放的影响  65-66
    4.2.4 壳聚糖对碱性蛋白酶释放的影响  66-67
    4.2.5 微胶囊中蛋白酶释放特性模型拟合  67-69
  4.3 本章小结  69-71
第五章结纶  71-72
参考文献  72-80
攻读硕士学位期间取得的研究成果  80-81
致谢  81-82
附件  82

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