论文总字数：15944字

摘 要

韦兰胶是一种新型微生物胶，在食品、石油化工、建筑等方面具有广泛用途。然而现存韦兰胶具有粘度较低、水溶时间较长，交联性能较差等问题。本论文在韦兰胶分子上引入羟基和长链，采用γ-丁内酯和Ԑ-己内酯对韦兰胶分子进行改性，改善了韦兰胶增稠性能较差及其水溶液粘度不足的问题。

在改性剂γ-丁内酯的用量为0.023mol(摩尔比4:1)，反应温度60℃，反应时间4h的最佳反应条件下所得的改性产物水溶液粘度为0.0506Pa·s；在改性剂Ԑ-己内酯的用量为0.025mol(摩尔比4:1)，反应温度60℃，反应时间10h的最佳反应条件下制得的改性韦兰胶的粘度为0.0463Pa·s。而未经改性的韦兰胶粘度仅为0.0415Pa·s。

该实验为后续改善韦兰胶粘度，增稠性能的研究提供了新思路。

关键词：韦兰胶 改性 羟基化

Carboxyl Modified Welan Gum and Its Properties

Abstract

Welan gum is a new type of microbial gel which has a wide range of usage in food industry, petrochemical, and construction. However, existing Welan gum has problems such as low viscosity, long water dissolution time, and poor crosslinking performance. In this paper, long chain was introduced into the Welan gum molecule, γ-butyrolactone and Ԑ-caprolactone were used to modify the Welan gum molecule, which improved the poor thickening performance of Welan gum and the insufficient viscosity of its aqueous solution.

The viscosity of the modified Welan gum obtained by the optimum reaction conditions of γ-butyrolactone was 2.247 mL (0.023 mol), the reaction temperature was 60℃, the reaction time was 4 h, which was 0.0506 Pa·s.The viscosity of the modified Welan gum obtained by the optimum reaction conditions of Ԑ-caprolactone was 2.78 mL (0.025 mol), the reaction temperature was also 60℃, and the reaction time was 10 h, which was 0.0463 Pa·s. The unmodified Welan gum viscosity was only 0.0415 Pa·s.

This experiment provides a new idea for the subsequent study to improve the viscosity and other properties of Welan gum.

Key Words：Welan Gum；Modified；Hydroxylation

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1微生物多糖 1

1.2韦兰胶概况 1

1.2.1韦兰胶的结构式 1

1.2.2韦兰胶的性质 2

1.2.3韦兰胶与其他微生物胞外多糖的比较 3

1.2.4韦兰胶的应用 4

1.2.5韦兰胶现存问题 5

1.2.6可行的改进方法 6

1.3本课题研究意义与内容 7

1.3.1研究意义 7

1.3.2研究内容 8

第二章 理论部分 9

2.1韦兰胶与瓜尔胶结构对比 9

2.2实验方案设计 10

2.2.1 γ-丁内酯改性韦兰胶 10

2.2.2 Ԑ-己内酯改性韦兰胶 10

2.3实验测试及评价方式 11

2.3.1粘度测定 11

2.3.2红外光谱检测 12

第三章 实验内容 13

3.1实验仪器与试剂 13

3.1.1实验仪器 13

3.1.2实验试剂 13

3.2羟基改性韦兰胶 13

3.2.1 γ-丁内酯改性韦兰胶 13

3.2.2 Ԑ-己内酯改性韦兰胶 14

第四章 实验数据处理 15

4.1 γ-丁内酯改性韦兰胶分析 15

4.1.1红外光谱 15

4.1.2粘度 15

4.1.3小结 17

4.2 Ԑ-己内酯改性韦兰胶分析 17

4.2.1红外光谱 17

4.2.2粘度 18

4.2.3小结 20

第五章 结论与展望 22

5.1结果与讨论 22

5.2展望 22

参考文献 23

致谢 24

第一章 文献综述

1.1微生物多糖

微生物多糖是在微生物（例如细菌、真菌和蓝细菌等）的代谢过程中产生的生物聚合物。微生物胞外多糖因具有独特的物化性质、流变学特性和生物安全性等优势而在工业生产与生活等多个领域具有广泛的应用价值^[1]。

已知的微生物多糖残基已超过了100多种单体，而分支结构并不知道，但在实践中，人们都倾向于研究由2~4个不同单体组成的，重复单元2~8个的杂多糖，大多数情况下，这些单体是以D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖、L-岩藻糖，以及L-鼠李糖的吡喃糖形式存在的，而戊糖则普遍存在于真核生物中，在多糖结构中的另一个特点是大多数微生物多糖都存在不同程度的乙酰基取代度，比如天然存在的结冷胶其葡萄糖单体上就被乙酰基和甘油基取代^[2]。

近几年，随着对微生物多糖研究的深入，世界上微生物多糖的产量和年增长量均在10%以上，而一些新兴多糖年增长量在30%以上，到目前为止，已大量投产的微生物胞外多糖有黄原胶（Xanthan gum）、结冷胶（Gellan gum）、小核菌葡聚糖（Scleeroglucan）、短梗霉多糖（Pullulan）、热凝多糖（Curdlan）等^[3]。

黄原胶是黄单胞杆菌类利用黄原胶聚合酶生产的β-(1，4)-链接的重复杂聚物，主要成分为葡萄糖、甘露糖和葡糖醛酸，可用作食品添加剂。结冷胶是鞘脂单胞菌类利用结冷胶合成酶生产的β-(1，3)-链接的重复杂聚物，主要成分为葡萄糖、鼠李糖和葡萄糖酸，可用于培养基添加物或食品添加剂等。葡聚糖是明串珠菌类和链球菌类利用葡聚糖蔗糖酶生产的α-(1，2)/α-(1，3)/α-(1，4)分支α-(1，6)链接的同聚物，主要成分为葡萄糖，可用于代血浆和色谱材料。

1.2韦兰胶概况

1.2.1韦兰胶的结构式

韦兰胶是以玉米淀粉为原料，通过产碱杆菌Alcaligenessp发酵得到，研究表明它的结构骨架由D-葡萄糖、D-葡糖醛酸和L-鼠李糖组成，侧链由单链的L－甘露糖或单链的L－鼠李糖构成^[4]，如图1-1。韦兰胶中含有2.8%~7.5%的乙酰基，11.6%~14.9%的葡萄糖醛酸，甘露糖、葡萄糖和鼠李糖的摩尔比例为1∶2∶2^[5]。鼠李糖末端连接与1，4连接的比例为1:2，葡萄糖基本上为1，3连接^[6]。分子量约在二十万到两百万之间。

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