全 文 ：收稿日期:2012－10－10．
基金项目:国家自然科学基金项目(51263009) ;湖北省自然科学基金项目(2010CDB00903) ;湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划项
目(T201006)．
作者简介:周禹池(1990－ ) ，女，硕士生，主要从事应用化学研究;* 通信作者:田大听(1968－ ) ，男(土家族) ，教授，主要从事高分子材料研究．
魔芋葡甘聚糖辛酸酯的制备及其吸水性能研究
周禹池，田大听*
(湖北民族学院 化学与环境工程学院，湖北 恩施 445000)
摘要:用魔芋葡甘聚糖(KGM)和吡啶作为催化剂，制备了 KGM辛酸酯，并讨论了产物的力学性能、粘度及吸水性．
考察了制备条件对产物取代度的影响．结果表明，当反应温度 75℃、反应时间 6 h、吡啶与 KGM 的用量比为 6 ∶ 1
(mL /g)、辛酰氯与 KGM用量比为 10 ∶ 1(mL /g)时产物的取代度(DS)最大，此时 DS为 1． 5．改性后 KGM的吸水性
与原 KGM相比有所下降．
关键词:魔芋葡甘聚糖;多糖;酯化反应
中图分类号:O631． 3 文献标志码:A 文章编号:1008－8423(2013)01－0078－03
Preparation and Water Absorbency of Konjac Glucomannan Octoate
ZHOU Yu－chi，TIAN Da－ting*
(School of Chemical and Environmental Engineering，Hubei Universersity for Nationalities，Enshi 445000，China)
Abstract:Konjac glucomannan octoate was prepared using konjac glucomannan(KGM)as raw material
and pyridine as catalyst． The water absorbency of the production was also discussed． The effects of the
reaction conditions on the degree of substitution (DS)of KGM were investigated，and the optimum ratio of
reaction temperature，reaction time，catalyst and ratio of octanoyl chloride to KGM were 75℃，6 h，6 mL /
g and 10 mL /g，respectively，under which the DS of product was as high as 1． 5． The water absorbency of
the modified KGM was lower than that of KGM．
Key words:Konjac Glucomannan;polysaccharide;esterification
魔芋葡甘聚糖(konjac Glucomannan，KGM)是魔芋的主要成份，KGM分子是通过 β－1，4－糖苷键将 D－葡
萄糖和 D－甘露糖以 1 ∶ 6 的分子比连结而成的天然多糖．由于魔芋葡甘聚糖具有凝胶性、成膜性、增稠性等
多种性能，因而它在食品、化工、医疗、生物等方面均有广泛的运用． KGM分子上含有的大量羟基为其化学改
性提供了条件．近年来，关于 KGM的酯化改性已有了一定的报道［1－4］，如 Koroskenyi 等［5］用乙酸酐在碱性条
件下处理 KGM等．但系统地研究 KGM辛酸酯的制备条件以及其相关性能尚未见报道．
本文以 KGM为原料，吡啶为催化剂，研究 KGM辛酸酯的制备条件，并通过红外对产品的结构进行了确
认，探讨了产品的吸水性能，以便于其在相关领域中的开发应用．
1 实验
1． 1 药品
魔芋葡甘聚糖(湖北恩施宏业魔芋有限公司) ;乙醇(广东光华化学厂有限公司) ;吡啶(国药集团化学试
剂有限公司) ;氯化亚砜(上海京山亭新化工试剂厂) ;辛酸(国药集团化学试剂有限公司) ;以上试剂均为分
析纯．
1． 2 辛酰氯的制备
在装有搅拌器、回流冷凝器、滴液漏斗以及尾气吸收装置的三颈烧瓶中加入一定量的辛酸，在室温下慢
慢滴加氯化亚砜(辛酸与氯化亚砜的体积比为 1． 00 ∶ 2． 00) ，于 1 ～ 2 h 内滴加完毕，在 75℃，回流状态下反
应 5 h，在 95℃蒸馏出过量的氯化亚砜，即得辛酰氯［6］．
1． 3 辛酰化 KGM的制备
称取一定量干燥的 KGM样品与一定量辛酰氯加入带有搅拌装置的三口烧瓶中，在搅拌状态下将一定
第 31 卷第 1 期 湖北民族学院学报(自然科学版) Vol． 31 No． 1
2013 年 3 月 Journal of Hubei University for Nationalities(Natural Science Edition) Mar． 2013
量的吡啶加入上述三口烧瓶中，在一定温度下反应一定时间后，用无水乙醇将所得产物洗涤 2 ～ 3 次，再置于
60℃真空干燥箱中干燥．
1． 4 取代度的测定
称取 0． 5 g 干燥后的产物放入锥形瓶中，加入 50 mL 75%乙醇溶液后，在 50℃下搅拌 0． 5 h，将 40 mL
C(NaOH)= 0． 5 mol /L的氢氧化钠标准溶液加入到溶液中，摇匀，放在磁力搅拌器室温下反应 5 h．等到反应
结束并冷却后，滴入 3 ～ 4 滴酚酞试剂，用 C(HCl)= 0． 5 mol /L 的盐酸标准溶液滴定至红色刚刚消失时标记
为终点，记录体积为 V1;用 KGM做空白实验，记录体积为 V2 ．取代度计算公式如下:
ω% =
(V2 － V1)× c × 0． 127
m
× 100% (1)
DS = 162 × ω
12700 － (127 － 1)× ω
(2)
其中:V1，V2 分别是 KGM辛酸酯和 KGM 滴定时所用 HCl 的体积(mL) ;1 为 H 原子的相对原子质量;m 为
KGM辛酸酯的质量(g) ;c为 HCl的浓度(mol / L) ;127 为辛酰基的相对分子质量;162 为 KGM每一个残基
单元的相对分子质量［7－8］．
1． 5 KGM辛酸酯的红外分析
用美国热电尼高力仪器公司的傅立叶变换红外光谱仪进行红外分析．
1． 6 KGM辛酸酯的吸水性能研究
用布袋法检测 KGM辛酸酯的吸水性能［4］．
2 结果与讨论
2． 1 反应温度对辛酸酯取代度的影响
在反应时间为 6 h、吡啶与 KGM的体积比为 6 ∶ 1、辛酰氯与 KGM比为 10 ∶ 1(mL / g)的条件下，不同反
应温度对 KGM辛酸酯取代度的影响如图 1 所示．从图 1 中可以看出，随着反应温度的升高，取代度先增加后
减小，当反应温度为 75℃时，取代度达到最大．这是可能是因为随着反应温度的升高，分子热运动加快有利
于反应基团之间的接触，因而取代度增大，当反应温度达到 75℃后，取代度随着温度的升高开始降低则可能
是由于酯化反应是放热反应．
2． 2 反应时间对辛酸酯取代度的影响
在反应温度为 75℃、吡啶与 KGM的体积比为 6 ∶ 1、辛酰氯与 KGM比为 10 ∶ 1(mL / g)的条件下，不同
的反应时间对取代度的影响如图 2 所示．由图 2 可看出，随着反应时间的延长，取代度先增加后减小，当反应
时间为 6 h 时，取代度最大．这可能是因为虽然一定时间的延长可以使酯化反应更充分，但当其取代度达到
1. 5 以后，KGM链上的长链取代基的空间位阻可能会降低酯化反应的速率．
图 1 反应温度对取代度的影响 图 2 反应时间对取代度的影响
Fig． 1 Effect of reaction temperature on DS Fig． 2 Effect of reaction time on DS
2． 3 催化剂的量对辛酸酯取代度的影响
在反应温度为 75℃、反应时间为 6 h、辛酰氯与 KGM比为 10 ∶ 1(mL /g)的条件下，不同的反应时间对取
97第 1 期 周禹池等:魔芋葡甘聚糖辛酸酯的制备及其吸水性能研究
代度的影响如图 3 所示．由图 3 可看出，随着催化剂量的增加，取代度先增加后减小，当吡啶与 KGM 的比
为 6 ∶ 1 时，取代度最大．这可能是因为适当提高催化剂的量有利于降低反应所需的条件，因而取代度增大，
但当催化剂过量后，反应会放出大量的热，过高的温度不利于主反应的发生，因而取代度降低．
2． 4 辛酰氯与 KGM的比对辛酸酯取代度的影响
在反应温度为 75℃、反应时间为 6 h、吡啶与 KGM的体积比为 6 ∶ 1 的条件下，不同的反应时间对取代度
的影响如图 4 所示．由图 4 中可看出，随着辛酰氯用量的增加 KGM辛酸酯的取代度先增大后减小，当辛酰氯
与 KGM比为 10 ∶ 1(mL / g)时，取代度最大．这可能是因为增加辛酰氯的用量使得其与 KGM的有效碰撞增
加，加快了反应的进行，但当辛酰氯的量过大时，由于空间位阴效应阻碍了反应进一步的进行，因此取代度降
低．
图 3 催化剂量对取代度的影响 图 4 辛酰氯与 KGM质量比对取代度的影响
Fig． 3 Effect of catalyst dosage on DS Fig． 4 Effect of ratio of butyryl chloride / KGM on DS
2． 5 红外光谱分析
图 5 是 KGM和 KGM辛酸酯的红外光谱图．从图 5 可以看出，KGM辛酸酯的图谱(a)相对于 KGM的图
谱(b) ，3400 cm－1 附近的缔合羟基峰逐渐减小，说明缔合羟基数量逐渐减小，在 1750 cm－1 左右处吸收峰增强
较为明显，这个峰为羰基(C=O)的特征吸收峰［9］，这说明了 KGM上接上了辛酰基团．
2． 6 吸水性分析
图 6 是不同取代度的 KGM辛酸酯的吸水性曲线．从图 6 中可以看出，随着 DS值的增大，KGM辛酸酯的
吸水性随之降低．这可能是由于，疏水性基团辛酰基的引入会使得产物的吸水性减弱．
图 5 KGM和 KGM辛酸酯的红外光谱(a，KGM辛酸酯;b，KGM) 图 6 不同取代度对吸水性的影响
Fig． 5 FTIR spectra of KGM and KGM octoate:(a，KGM octoate;b，KGM) Fig． 6 Effect of DS on water absorbency
3 小结
1)本实验在吡啶的条件下制备 KGM辛酸酯．实验最优反应条件是温度 75℃、催化剂与 KGM 的体积比
为 6 ∶ 1、时间为 6 h、辛酰氯与 KGM量之比 10 ∶ 1(mL /g) ，在此条件下制得产物的取代度为 1． 5;
2)KGM辛酸酯在 1720 cm－1 左右处的红外特征吸收峰是羰基(C=O)吸收峰; (下转第 84 页)
08 湖北民族学院学报(自然科学版) 第 31 卷
生长区水稻田土壤蔗糖酶维持在 47． 707 ～ 55． 031 mg /(g·d)之间．土壤蔗糖酶活性高，与土壤有机质以及
土壤溶磷微生物等因素的关系如何，需作进一步研究．
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(上接第 80 页)
3)改性后 KGM的吸水性能比 KGM有所下降．
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