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·1132· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

Province (2018J01142, 2017J01155); Ningde City Science and Technology Project (2017137)

水凝胶是一类具有三维网状结构，能够吸收并 拉丁生化科技股份有限公司；其他试剂均为市售 AR。
保持大量水分，而又不溶于水的功能高分子材料， DV Ⅲ+型 MCR301 流变仪，奥地利安东帕有
目前有关水凝胶的合成、理化性质及其在食品、医 限公司；PL402-C 型电子分析天平，上海梅特勒-托
学等领域中的应用研究十分活跃 [1-3] 。水凝胶按照制 利多仪器有限公司；JB200-S 型数字显示转速电动
备原料的不同可分为天然高分子水凝胶和合成高分 搅拌机，上海标本模型厂；HH-2 型数显恒温水浴锅，
子水凝胶，近年来，天然高分子水凝胶以其良好的 江阴市保利科研器械有限公司；AVATAR360 型傅里
生物相容性和易降解的特点成为新型材料的研究热 叶变换红外光谱仪，美国 Nicolet 尼高力公司；
[4]
点 。魔芋葡甘聚糖（Konjac glucomannan，KGM） JSM-7500F 冷场发射扫描电子显微镜，日本电子株
是一种非离子型线型中性多糖 [5-6] ，主链是由 D-葡萄 式会社（JEOL）；DSC200F3 差示扫描量热计，耐驰
糖和 D-甘露糖以β-1,4 吡喃糖苷链连接而成的杂多 （上海）机械仪器有限公司。
[7]
糖，支链结构通过β-1,3 键和主链相连 ，具有良好 1.2 方法
的成膜性、生物相容性、可降解性和凝胶性 [8-10] ， 1.2.1 α-CE/KGM 复合水凝胶的制备
被用作增稠剂、乳化剂和包装薄膜材料。由 KGM 准确称取 5 份 1.0 g KGM 和质量分别为 0、0.2、
制成的 KGM 水凝胶是一种热不可逆型水凝胶 [11-12] ， 0.5、0.8 和 1.0 g 的 α-CE 粉末，将两种粉末按上述
在食品、医药、化工等领域有着广泛的应用 [13-15] 。 比例混合后，倒入盛有去离子水（KGM、α-CE 和
然而热稳定性差和抗拉伸能力弱成为制约 KGM 水 去离子水的总质量为 100 g）的烧杯中，再将烧杯置
凝胶广泛应用的主要原因 [16-17] 。 于 50 ℃恒温水浴锅中，用电动搅拌器以 350 r/min
目前，为了改善 KGM 水凝胶的性能，Fan [18] 搅拌 30 min，形成均匀溶胶，备用。在除进行流变
等以 KGM 中的醛基与羧甲基壳聚糖的氨基间的席 特性分析外的其他数据测定前，则需将其静置、冷
夫碱反应制备了复合水凝胶，其溶胀能力、机械性 却使其处于凝胶状态。根据 α-CE 质量为 0、0.2、0.5、
能和力学性能等都有所提高；Li [19] 等用天然聚合物 0.8 和 1.0 g，依次将复合水凝胶体系编为 α-CE0、
KGM 和聚丙烯酰胺反应合成了一种自愈能力强、高 α-CE1、α-CE2、α-CE3 及 α-CE4。
抗拉强度和高伸长率的复合水凝胶，满足对材料的 1.2.2 溶胶的流变特性分析
功能性要求 [20-21] 。α-纤维素（α-Cellulose，α-CE） 用流变仪测试加入不同质量 α-CE 的 KGM 溶胶
是世界上储量较为丰富的天然可再生高分子资源， 的流变性，测试条件如下（所有流变特性测试均选
具有优异的力学性能和极佳的生物适应性 [22] 。从空 择 PP 50 探头，平行板间距 1 mm）：25 ℃下，在 0~
间构象上看，纤维素的 D-吡喃式葡萄糖基为椅式构 180 Pa 的剪切应力范围内测试 1.2.1 节制得的
1
象 [23-24] 。在这种结构中，β-D-葡萄糖环中的所有取 α-CE/KGM 溶胶的稳态剪切黏度；在 0~300 s 剪切
代基均处于平伏状态，使得纤维素呈线型，具有拉 速率范围内测试 α-CE/KGM 溶胶的剪切应力；在
伸为纤维的性能。功能基—OH 在纤维素链上呈平 0.1~100 Hz 的频率范围内进行动态频率扫描，测试
伏状态，它们沿着纤维素分子平伏着向外伸出，这 不同 α-CE/KGM 溶胶的弹性模量（G）和损耗模量
就使纤维素的—OH 很容易获得氢键 [25] 。因此，α- （G）；在频率为 1 Hz 的条件下，在 0.1%~100%的
纤维素是一种理想的 KGM 水凝胶增强材料 [26-28] 。 应变范围内对不同比例的 α-CE/KGM 溶胶进行动态
应变扫描，测试弹性模量（G）和损耗模量（G）
为了克服 KGM 水凝胶对热不稳定、吸湿性强
随应变的变化。
等缺点，本文将 α-CE 和 KGM 复配，二者可以通过
1.2.3 扫描电镜分析
分子间氢键作用力及物理缠结作用协同增效，并考
取 3.0 mg α-CE/KGM 凝胶样品，喷金粉 20 min
察了组分对材料表面形貌、黏度和热稳定性的影
响 [29-33] ，以期得到热稳定性高、综合性能优良的 后在扫描电镜下观察其表面形貌。放大倍率：1000
α-CE/KGM 复合水凝胶，为 α-CE/KGM 复合水凝胶 倍；最大加速电压：15 kV。
1.2.4 红外光谱分析
在食品、生物、医药、化工等领域的应用提供理论
将 α-CE/KGM 凝胶与 KBr 按质量比为 1∶100
基础与技术指导。
混匀并在玛瑙研钵中研碎、压片，用红外光谱仪在
1
1 实验部分 500~4000 cm 内测定。
1.2.5 DSC 分析
1.1 试剂与仪器 用量热计在 N 2 氛围下，取 3.0 mg α-CE/KGM 溶
魔芋葡甘聚糖，食品级，云南昭通三艾有机魔 胶冻干样品于铝坩埚，以 5 ℃/min 的升温速率在 25~
芋发展有限责任公司；α-纤维素，试剂级，上海阿 400 ℃内测试 α-CE/KGM 溶胶样品的热失重曲线。