海藻糖多晶型及球形结晶研究

摘要

海藻糖作为一种具有特殊生物保护功能的天然糖类，在生物医药、食品和化妆品等领域具有广阔的应用前景。研究海藻糖二水合物的脱水过程和转化机理可以更好地解释海藻糖分子与水分子之间的相互作用及二水合物的热稳定性。目前，海藻糖的制备主要采用水溶液中冷却结晶的方式，但存在糖液粘度大，粒度分布不均匀，形貌差等问题，从而影响产品的流动性和堆密度。开发一种能调控海藻糖晶体形貌的结晶新工艺是工业生产中亟待解决的问题。于是，从海藻糖多晶型转化、结晶热力学和球形结晶技术开发等方面进行了系统研究。 首先，本文从固态转晶和溶液介导转晶研究了海藻糖二水合物的转化过程。二水合物在加热过程中脱水的相变行为受实验条件的影响较大。不同加热速率下具有不同的脱水机理。二水合物的溶剂介导转晶过程的诱导期较短，且无水β晶型的生长是速率控制步骤。通过与海藻糖二水合物的晶体结构参数、分子组装方式和分子间氢键作用等的比较，确定了α晶型和β晶型两种无水晶型的吸湿性差异的原因。 其次，采用静态法测定了海藻糖二水合物在两种混合溶剂中的溶解度。溶质的溶解度与温度和混合溶剂中的水含量呈正相关，因此可以采用冷却结晶或溶析结晶的方式进行重结晶。采用三种热力学模型对实验数据拟合发现Apelblat方程的拟合效果最佳。利用静态法和动态法测定了50℃和60℃海藻糖二水合物-异丙醇-水体系的三元相图，确定了发生液液相分离的区域范围。利用过程在线分析技术研究了液液相分离的形成过程，并发现液液相分离时得到的晶体更易聚结。 最后，利用溶析结晶的方式，制备了海藻糖二水合物和无水β晶型的球形晶体。确定异丙醇-水体系中二水合物球形晶体的形成机理为准乳液溶剂扩散。利用在线和离线工具确定甲醇-水体系中无水β晶型的球形晶体的形成机理为球形聚结。搅拌速率、析晶温度和停留时间会影响海藻糖球形产品的粒径和形貌。同时，控制甲醇-水溶剂体系的含水量可以改变球晶产品的晶体结构。 以上有关研究内容未见文献报道。

目录

声明

第1章言

1.1 海藻糖简介

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

第2章 海藻糖多晶型的转化研究

2.1 文献综述

2.1.1 多晶型与水合物

2.1.2 多晶型和水合物的分析方法

2.1.3 水合物/无水物之间的转化

2.2 实验部分

2.2.1 实验药品和试剂

2.2.2 实验仪器及设备

2.2.3 不同晶型海藻糖的制备

2.2.4 二水合物向无水β晶型的转化

2.2.5 无水晶型的动态蒸汽吸附实验

2.3 实验结果与讨论

2.3.1 粉末XRD图谱

2.3.2 晶体形貌表征

2.3.3 二水合物向无水β晶型的固态转化

2.3.4 二水合物向无水β晶型的溶剂介导转化

2.3.5 无水晶型的吸湿性分析

2.3.6 吸湿性机理分析

2.4 本章小结

第3章 海藻糖结晶热力学及液液相分离现象

3.1文献综述

3.1.1 溶解度理论基础

3.1.2 溶解度的测定方法

3.1.3 液液相分离现象

3.2 实验部分

3.2.1 实验药品和试剂

3.2.2 实验仪器及设备

3.2.3 溶解度的测定

3.2.3 液液相分离三元相图的测定

3.2.4 液液相分离过程监测

3.3 实验结果与讨论

3.3.1 海藻糖二水合物的表征

3.3.2 海藻糖二水合物的溶解度

3.3.3 液液相分离体系的三元相图

3.3.4 液液相分离过程分析

3.4 本章小结

第4章 海藻糖球形结晶机理研究

4.1 文献综述

4.1.1球形结晶技术分类

4.1.2球形结晶的性能优势

4.2 实验部分

4.2.1 实验药品和试剂

4.2.2 实验仪器及设备

4.2.3 实验过程

4.3 结果分析与讨论

4.3.1 溶剂体系的影响

4.3.2 异丙醇-水体系球晶形成机理

4.3.3 甲醇-水体系球形晶体形成机理

4.3.4 操作参数对球形产品的影响

4.4 本章小结

第5章 结论与建议

5.1 结论

5.2 创新点

5.3 建议

参考文献

附录

附录A 符号说明

附录 B 晶体结构中分子间氢键 晶体结构中分子间氢键 晶体结构中分子间氢键

附录C 溶解度数据

附录D 溶解度模型参数

附录 E 海藻糖二水合物-异丙醇 -水体系的三元相图

发表论文和参加科研情况

致谢