壳聚糖为什么要用冰乙酸溶胀
壳聚糖分子的立体规整性及分子间的氢键使它在多数有机溶剂、水、碱中难以溶解,但由于有氨基,在稀酸中当H+活度足够等于—NH2的浓度时,使—NH2质子化成—NH3+,破化了分子间的立体规整性和氢键,是—OH与水分子发生水合作用,导致壳聚糖分子膨胀而溶解。
有两种情况:1. 乙酸的浓度或总量不够
2. 壳聚糖纯度不够或脱乙酰度不够
如果你用乙酸溶解壳聚糖,溶解后有絮状物沉淀而pH值小于4,那么很可能就是第二种情况,壳聚糖中的杂质太多或脱乙酰度太低!
壳聚糖生产是采用硫酸或者盐酸等强酸作为催化剂,水解温度最起码80℃以上,有时候为缩短反应时间,采用短时间高温进行水解,温度甚至超过120℃,通过快速水解,快速冷却的方式,避免水解产生杂质,生产出色泽较浅的方式,同时有利于蛋白质等凝聚除杂。
醋酸是弱酸,常温下,壳聚糖溶液是稳定的。
另外,
1 可以通过选择低脱乙酰度的壳聚糖进行溶解,脱乙酰度五六十的壳聚糖溶解性很好,不需加酸。
2 可以选择低分子量的壳聚糖,理论上讲,分子量越小,溶解性越好,到最后的寡糖就直接溶于水了。
用于溶解壳聚糖的有机酸主要有:乙酸/乙二酸/乳酸/琥珀酸/苹果酸/柠檬酸/酒石酸/草酸。或稀盐酸/硫酸等无机酸。
能够溶解壳聚糖的有机溶剂有:n,n-二甲基甲酰胺,二甲亚砜,吡啶,脲素的水溶液等。
不同的酸或者溶剂溶解壳聚糖的水溶液,可以得到不同粘度和流变性的流体。可以通过实验取得所需要的壳聚糖溶液。
如果壳聚糖分子量小脱乙酰度又高的话用0.5%甚到浓度更低的醋酸都能溶解,极端情况下用水都能溶解;如果壳聚糖分子量极大脱乙酰度低于70%用2%以上的醋酸都溶解不完全!
一般情况检验粘度之类的是用1%的醋酸溶液,配制1%的壳聚糖。
如果是使用又不想让酸浓度高了,可以做实验逐步降低酸的浓度配制,只要发现溶解不完全了,就选上一个浓度,因为酸性环境下壳聚糖降解的会更快一些!
化学性质:酸性
羧酸中,例如乙酸,的羧基氢原子能够部分电离变为氢离子(质子)而释放出来,导致羧酸的酸性。乙酸在水溶液中是一元弱酸,酸度系数为4.8,pKa=4.75(25℃),浓度为1mol/L的醋酸溶液(类似于家用醋的浓度)的pH为2.4,也就是说仅有0.4%的醋酸分子是解离的。 乙酸的酸性促使它还可以与碳酸钠、氢氧化铜、苯酚钠等物质反应。 2CH3COOH + Na2CO3 =2CH3COONa + CO2 ↑+ H2O 2CH3COOH + Cu(OH)2=Cu(CH3COO)2 + 2H2O CH3COOH + C6H5ONa =C6H5OH (苯酚)+ CH3COONa
二聚物
乙酸的二聚体,虚线表示氢键 乙酸的晶体结构显示,分子间通过氢键结合为二聚体(亦称二缔结物),二聚体也存在于120℃的蒸汽状态。二聚体有较高的稳定性,现在已经通过冰点降低测定分子量法以及X光衍射证明了分子量较小的羧酸如甲酸、乙酸在固态及液态,甚至气态以二聚体形式存在。当乙酸与水溶和的时候,二聚体间的氢键会很快的断裂。其它的羧酸也有类似的二聚现象。 (两端连接H)
溶剂
液态乙酸是一个亲水(极性)质子化溶剂,与乙醇和水类似。因为介电常数为6.2,它不仅能溶解极性化合物,比如无机盐和糖,也能够溶解非极性化合物,比如油类或一些元素的分子,比如硫和碘。它也能与许多极性或非极性溶剂混合,比如水,氯仿,己烷。乙酸的溶解性和可混合性使其成为了化工中广泛运用的化学品。
化学反应
对于许多金属,乙酸是有腐蚀性的,例如铁、镁和锌,反应生成氢气和金属乙酸盐。因为铝在空气中表面会形成氧化铝保护层,所以铝制容器能用来运输乙酸。金属的乙酸盐也可以用乙酸和相应的碱性物质反应,比如最著名的例子:小苏打与醋的反应。除了醋酸铬(II),几乎所有的醋酸盐能溶于水。 Mg(s)+ 2 CH3COOH(aq)→ (CH3COO)2Mg(aq) + H2(g)NaHCO3(s)+ CH3COOH(aq) →CH3COONa(aq) + CO2(g) + H2O(l) 乙酸能发生普通羧酸的典型化学反应,特别注意的是,可以还原生成乙醇,通过亲核取代机理生成乙酰氯,也可以双分子脱水生成酸酐。 同样,乙酸也可以成酯或氨基化合物。如乙酸可以与乙醇在浓硫酸存在并加热的条件下生成乙酸乙酯(本反应为可逆反应,反应类型属于取代反应中的酯化反应)。 CH3COOH + CH3CH2OH<==>CH3COOCH2CH3 + H2O 440℃的高温下,乙酸分解生成甲烷和二氧化碳或乙烯酮和水。
鉴别
乙酸可以通过其气味进行鉴别。若加入氯化铁(III),生成产物为深红色并且会在酸化后消失,通过此颜色反应也能鉴别乙酸。乙酸与三氧化砷反应生成氧化二甲砷,通过产物的恶臭可以鉴别乙酸。