【正文】 。 (2)標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置： ① HCl 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置：用 5mL 移液管量取 一定體積的 濃鹽酸，用少量蒸餾水進(jìn)行稀釋，后用蒸餾水定容至 500mL 容量瓶中，搖勻備用。 ② NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置：迅速用小燒杯（非稱量紙，因其具有腐蝕性）稱取 一定質(zhì)量的 NaOH 固體顆粒，用一定量的蒸餾水溶解，再用蒸餾水定容至 500mL 容量瓶中，搖勻，轉(zhuǎn)移至帶有橡膠塞的試劑瓶中，備用。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 (3)標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定 ① HCl 標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定：取適量無水碳酸鈉固體，于 270300℃ 下加熱 1 小時，置于干燥器中冷卻；準(zhǔn)確稱量適量冷卻后的無水碳酸鈉各三份 ,分別置于三只編好號碼的錐形瓶中，各加入 30ml 蒸餾水溶解充分，再各滴加 1 滴甲基橙試劑，在磁力攪拌下分別用配置好的 HCl 標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，待溶液由黃色變?yōu)槌壬珪r結(jié)束滴定，記錄下每份消耗 HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積；另外，做一份不含有無水碳酸鈉的空白對照實驗。 ② NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定：準(zhǔn)確稱量適量草酸固 體各三份，分別置于三只編好號碼的錐形瓶中，各加入 30mL 蒸餾水溶解充分，再各滴加 1 滴酚酞試劑，在磁力攪拌下分別用配置好的 NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，待溶液由無色變?yōu)榈凵?30s 內(nèi)不退色時結(jié)束滴定，記錄下每份消耗 NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積；另外，做一份不含有草酸的空白對照實驗。 (4)原料殼聚糖脫乙酰度的測定：準(zhǔn)確稱量適量經(jīng)干燥至衡重的原料殼聚糖各三份，分別置于 4 只編好號碼的錐形瓶中， 各加入 50mLHCl 標(biāo)準(zhǔn)溶液 , 室溫下磁力攪拌 1 小時，使其反應(yīng)完全；加入 %甲基橙 苯胺藍(lán) （ 1:2， V/V） 混合指示劑 78 滴 , 在磁力攪拌下用 NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過量的 HCl , 當(dāng)溶液顏色由紫紅變?yōu)樗{(lán)綠時即達(dá)到滴定終點。 根據(jù)到達(dá)滴定終點時消耗的 NaOH 的體積 ,計算殼聚糖的脫乙酰度值。 (5)產(chǎn)物殼聚糖脫乙酰度的測定： 準(zhǔn)確稱量適量經(jīng)干燥至衡重的產(chǎn)物殼聚糖各三份，分別置于三只編好號碼的錐形瓶中，各加入 25mLHCl 標(biāo)準(zhǔn)溶液 , 室溫下磁力攪拌 1 小時，使其反應(yīng)完全；加入 %甲基橙 苯胺藍(lán) （ 1:2， V/V） 混合指示劑 45 滴 , 在磁力攪拌下用 NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過量的 HCl , 當(dāng)溶液顏色由紫紅變?yōu)樗{(lán)綠時即達(dá)到滴定終點 。根據(jù)到達(dá)滴定終點時消耗的的體積 ,計算殼聚糖的脫乙酰度值。 (6)注意事項：用鹽酸溶解殼聚糖時溫度不能過高，以免發(fā)生殼聚糖主鏈的降解，一般在室溫下溶解；另外，原料殼聚糖的黏度大，溶于鹽酸后形成膠體溶液，滴定中變色較不敏銳，故應(yīng)在接近滴定終點時放慢滴定速度。 結(jié)果與分析 （ 1） 原料殼聚糖 ① HCl 標(biāo) 準(zhǔn)溶液的濃度： 表 25 實驗數(shù)據(jù)記錄 Table 25 The experimental data record mNa2CO3/g VHCl/mL HCl 標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度 : ② NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度： 表 26 實驗數(shù)據(jù)記錄 異相體系中低分子量殼聚糖的制備 24 Table 26 The experimental data record m 草酸 /g VNaOH/mL NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度 CNaOH: mol/L ③原料殼聚糖的脫乙酰度： 表 27 實驗數(shù)據(jù)記錄與處理 Table 27 The experimental data recording and processing m 殼聚糖 /g VNaOH/mL DD/% %)%( ?????DD （ 2） 產(chǎn)物低聚殼聚糖的脫乙酰度： 進(jìn)行產(chǎn)物殼聚糖的脫乙酰度測定時，重新配置了 HCl 標(biāo)準(zhǔn)溶液和 NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液，其中， HCl 標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為 ， NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為 。 表 28 產(chǎn)物殼聚糖的脫乙酰度 Table28 Degree of deacetylation of oligochitosan m 殼聚糖 /g VNaOH/mL DD/% 求取產(chǎn)物殼聚糖脫乙酰度的平均值： %)%( ?????DD 異相體系中 最優(yōu)降解條件的確定 殼聚糖的降解是一個多因素影響的反應(yīng)，各影響因素的綜合作用使得控制殼聚糖的降解條件比較困難。本論文的核心內(nèi)容即是對影響殼聚糖降解的各因素作綜合的測試，優(yōu)選出合適的殼聚糖降解條件。 實驗原理 過氧化氫氧化降解殼聚糖具有反應(yīng)速度快、產(chǎn)率高、反應(yīng)物無毒、易處理、成本低、對環(huán)境友好，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點，是目前研究和生產(chǎn)應(yīng)用最多的一種降解方法。其反應(yīng)機(jī)理為過氧化氫生成的活性自由基 HO和 O2作用殼聚糖主鏈上的 β(1,4)糖苷鍵使青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 其發(fā)生斷裂，從而可以得到 低分子量殼聚糖。 殼聚糖降解的影響因素眾多，如原料的 .、氧化劑（ H2O2）的用量、反應(yīng)溫度、降解時間、催化劑用量等。如果對這些因素的各種條件進(jìn)行組合，作全面的試驗，那么試驗的次數(shù)將會很多，因此在試驗之前對試驗進(jìn)行設(shè)計，提高試驗效益，是十分必要的。 本實驗選擇了具有代表性的三個因素： H2O2與殼聚糖的用量比 R， 反應(yīng)溫度 T、降解時間 t，并對這三個因素做了單因素預(yù)實驗，為正交實驗的實驗因素水平的選取提供了依據(jù)。 本實驗確定了催化劑磷鎢酸的用量為溶液質(zhì)量的 %。 有關(guān)單因素實驗和正交實驗的安排見下表： 表 29 單因素實驗各 因素水平表 Table 29 Table of factors and levels of Single factor experiment 水平 H2O2 用量 R 反應(yīng)溫度 T/℃ 反應(yīng)時間 t/h 1 1 40 1 2 3 60 3 3 5 80 6 表 210 正交實驗各 因素水平表 Table 210 Table of factors and levels of orthogonal experiment 水平 A 反應(yīng)溫度 T/℃ B 反應(yīng)時間 t/h C H2O2 用量 R 1 40 1 2 55 2 2 3 70 3 4 80 5 4 材料與儀器 （ 1）實驗材料：原料殼聚糖（分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）； 30%過氧化氫（分析純，江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司）； 冰醋酸（分析純，天津市永大化學(xué)試劑有限公司）；氫氧化鈉（分析純，天津市廣成化學(xué)試劑有限公司）；無水乙醇（分析純，天津市廣成化學(xué)試劑有限公司）；蒸餾水 （ 2）實驗儀器： HH6 數(shù)顯恒溫水浴鍋 1 臺 (常州丹瑞實驗儀器設(shè)備有限公司 )； JJ1精密增力電動攪拌器 1 臺（常州丹瑞實驗儀器設(shè)備有限公司 )； HJ4 多頭磁力攪拌器（金壇市雙捷實驗儀器廠） 1 臺；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（鞏義市英峪高科儀器廠）；抽濾瓶 2 支； 循環(huán)水泵 1 臺； 三口燒瓶 1 只；布氏漏斗 1 只； 500mL 容量瓶 2 只； 5mL、 10mL 移液管各 1 支；帶鐵夾的鐵架臺；電子天平； pH 試紙；量筒 實驗方法 異相體系中低分子量殼聚糖的制備 26 (1)NaOH 溶液的配置：稱取一定質(zhì)量的 NaOH，加水溶解并定容至 500mL，搖勻，備用； (2)精確稱取一定質(zhì)量烘干至衡重的殼聚糖，置于三口燒瓶中（殼聚糖盡量不要黏在壁上），按適宜比例加入一定量的蒸餾水，升溫至設(shè)定溫 度，加入一定質(zhì)量濃度的磷鎢酸催化劑，按一定 R 值加入 30%H2O2，開啟攪拌進(jìn)行反應(yīng)，同時開始計時； (3)達(dá)到一定時間后關(guān)閉攪拌，結(jié)束反應(yīng)，取出三口燒瓶，用已配好的 NaOH 溶液 調(diào)節(jié) pH 到 1011 (除去 H2O2)，用淀粉碘化鉀試紙檢測是否還含有 H2O2，抽濾得水不溶性殼聚糖； (4)將濾液進(jìn)行減壓濃縮，加入 3 倍體積的無水乙醇，靜置過夜，抽濾得到低分子量水溶性殼聚糖。 結(jié)果與分析 單因素實驗 表 211 單因素 實驗數(shù)據(jù)（低分子量殼聚糖） Table 211 single factor experiment datas of low molecular weight chitosan 因素 水平 1 產(chǎn)率 % 水平 2 產(chǎn)率 % 水平 3 產(chǎn)率 % H2O2 用量 R 1 3 5 反應(yīng)溫度 T/℃ 40 60 80 反應(yīng)時間 t/h 1 3 6 圖 24 產(chǎn)率隨反應(yīng)溫度的變化 Change of yield with the reaction temperature 圖 24 表明，隨著反應(yīng)溫度的升高，水溶性殼聚糖的產(chǎn)率不斷上升，但當(dāng)溫度達(dá)到 70℃左右時，產(chǎn)率已基本不再增加，且繼續(xù)升高溫度會使產(chǎn)物顏色加深。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 圖 25 產(chǎn)率隨降解時間的變化 Fig25 Change of yield with the degradation time 從圖 25 可以看出，當(dāng)降解時間達(dá)到 后，產(chǎn)率已基本不再變化，從而通過延長降解時間已不能使產(chǎn)率大幅提高；而且時間過長也會對產(chǎn)物顏色有一定的影響。 圖 26 產(chǎn)率隨 H2O2用量的變化 Change of yield with the dosage of H2O2 圖 26 顯示，當(dāng) R=4 時產(chǎn)率基本不隨 R 值的增大而提高，當(dāng) R 值增大時可能會對 產(chǎn)物脫乙酰度有影響， 其影響規(guī)律和原因有待進(jìn)一步研究。 正交實驗 數(shù)據(jù)處理 ： 異相體系中低分子量殼聚糖的制備 28 表 212 正交實驗數(shù)據(jù)（低分子量殼聚糖） Table 212 Orthogonal experiment datas of low molecular weight chitosan 實驗號 A H2O2用量 R B反應(yīng)溫度 T/℃ C反應(yīng)時間 t/h 產(chǎn)率 /% 顏色 備 注 1 1 40 \ \ \ 無產(chǎn)物 2 1 55 2 1409 黃色 2 3 1 70 1418 淺黃色 1 4 1 80 5 1464 棕色 3 5 2 40 2 1709 淺黃色 1 6 2 55 1672 淺黃色 1 7 2 70 5 1558 棕色 3 8 2 80 1487 棕色 3 9 3 40 1781 淺黃色 1 10 3 55 5 1460 淺黃色 1 11 3 70 1910 淺黃色 1 12 3 80 2 1291 黃色 2 13 4 40 5 1792 淺黃色 1 14 4 55 1342 淺黃色 1 15 4 70 2 1492 淺黃色 1 16 4 80 1418 黃色 2 實驗 1 由于降解條件過于溫和，而幾乎沒有得到水溶性產(chǎn)物。實驗 2 和 4 的產(chǎn)率也比較低。由于本實驗的原料用量只有 2g，產(chǎn)物在轉(zhuǎn)移過程中的損失對 產(chǎn)率的影響較大。我們認(rèn)為，如果參與反應(yīng)的殼聚糖量足夠多，對應(yīng)的各組實驗的產(chǎn)率將會有很大的上升空間。 產(chǎn)物的顏色大致分為 3 個級別，淺黃色、黃色、棕色，相應(yīng)地我們以 1~3 的數(shù)字來表示產(chǎn)物顏色的深淺 。 本實驗所得到的水溶性低聚殼聚糖分子量在 1000~2021 之間。 極差分析 表 213 產(chǎn)率的極差分析 Range analysis of yield K1 K2 K3 K4 k1 k2 k3 k4 極差 R 因素 主→次 H2O2用量 R ＞ 反應(yīng)溫度 T ＞ 反應(yīng)時間 t 優(yōu)方案 R=4， t=， T=70℃ 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 表 214 顏色的極差分析 Range analysis of color K1 K2 K3 K4 6 8 5 5 3 5 6 10 4 6 6 8 k1 k2 k3 k4 2 2 1 2 極差 R 因素 主→次 反應(yīng)溫度 T＞ R＞ 反應(yīng)時間 t 優(yōu)方案 R=4， t=， T=40℃ 由 213 的極差分析我們得到所考察三個因素對水溶性殼聚糖產(chǎn)率的影響順序： H2O2與殼聚糖用量比 R＞反應(yīng)溫度 T＞反應(yīng)時間 t，且得到的最優(yōu)條件為 R=4， T=70℃ ， t=。 表 214 的極差分析結(jié)果表明，反應(yīng) 溫度對產(chǎn)物的顏色影響最大，其次是 R 和 t。為了得到淺色產(chǎn)物，其最優(yōu)條件是 R=4， T=40℃ ， t=，但影響產(chǎn)率兩個重要因素 —— 反應(yīng)溫度和時間都比較小，可以預(yù)見，該條件下的降解產(chǎn)率會非常的低。為得到顏色較淺的產(chǎn)物，且又要保持一定的產(chǎn)率，我們可以通過提高影響產(chǎn)物顏色的次要因素來使產(chǎn)率提高。 確定最優(yōu)條件 反應(yīng)時間對產(chǎn)