多糖及其改性材料

第1章　绪论 001

1.1　引言 002

1.1.1　天然高分子和天然高分子材料 002

1.1.2　多糖类天然大分子研究概况 003

1.2　糖的分类 004

1.2.1　单糖和双糖 004

1.2.2　低聚糖和多糖 006

1.2.3　糖复合物 006

1.3　多糖概述 006

1.3.1　多糖的来源 006

1.3.2　多糖的主要特性 008

1.4　多糖的多级结构 008

1.4.1　多糖的化学结构 009

1.4.2　多糖的高级结构 010

1.5　多糖水凝胶 010

1.5.1　高含水多糖水凝胶的类固（solid-like）特征 011

1.5.2　水凝胶的网络结构 013

1.5.3　凝胶的黏弹性与流变学表征 014

1.5.4　化学凝胶和物理凝胶 016

1.5.5　多糖水凝胶材料的功能和应用 023

1.6　多糖和改性多糖的功效和应用 025

1.6.1　食品工业中的应用 025

1.6.2　多糖的健康作用 027

1.6.3　纳米材料领域中的应用 028

1.6.4　作为功能核苷酸的传递载体 034

1.7　多糖及其改性材料展望 036

参考文献 037

第2章　透明质酸 041

2.1　引言 042

2.2　透明质酸的结构及性质 042

2.2.1　透明质酸的来源和制备 042

2.2.2　透明质酸在组织中的分布及其生理功能 043

2.2.3　透明质酸的化学结构 044

2.2.4　透明质酸的分子构象 044

2.3　透明质酸的分子表征 047

2.3.1　透明质酸的分子表征方法 048

2.3.2　不同技术手段的表征结果比较 055

2.4　透明质酸溶液的流变学性质 059

2.5　透明质酸水凝胶材料 063

2.5.1　化学凝胶和物理凝胶 063

2.5.2　透明质酸冷冻解冻凝胶的微结构和凝胶机理 064

2.5.3　透明质酸与其他聚合物形成的复合凝胶 067

2.6　透明质酸的改性及其改性材料 068

2.6.1　交联改性 069

2.6.2　非交联改性 072

2.6.3　复合改性 075

2.7　透明质酸参与构建的功能性无机纳米材料 077

2.8　透明质酸及其基于透明质酸的功能性材料的应用 081

2.8.1　医药领域中的应用 081

2.8.2　食品领域中的应用 083

2.8.3　化妆品及其他领域中的应用 083

2.9　结语 084

参考文献 085

第3章　可德胶 089

3.1　引言 090

3.2　可德胶的来源和分子结构 091

3.3　可德胶的物理性质 092

3.3.1　溶解性 092

3.3.2　染色性 093

3.3.3　旋光性 093

3.4　可德胶的分子构象 093

3.4.1　固体状态下的分子构象 093

3.4.2　溶液中的分子构象 094

3.4.3　可德胶链的柔顺性和分子参数 095

3.5　可德胶水凝胶 097

3.5.1　热致凝胶 097

3.5.2　非热致凝胶 099

3.5.3　凝胶抗脱水性和冷冻解冻性质 100

3.6　可德胶的应用 100

3.6.1　食品工业方面的应用 100

3.6.2　医药方面的应用 102

3.7　可德胶的化学改性及改性材料的应用 103

3.7.1　主链水解 103

3.7.2　磺酸化衍生物 104

3.7.3　羧甲基化衍生物 107

3.7.4　其他类型改性衍生物 108

3.7.5　“点击化学”在可德胶改性中的应用 109

3.7.6　两亲性衍生物 110

3.8　展望 113

参考文献 114

第4章　结冷胶 117

4.1　引言 118

4.1.1　结冷胶的来源和生理特性 118

4.1.2　结冷胶的化学组成和结构 119

4.1.3　结冷胶在溶液中的构象和构象转变 120

4.2　结冷胶水凝胶 123

4.2.1　水凝胶的制备 123

4.2.2　结冷胶的凝胶化及其影响因素 125

4.2.3　高酰基和低酰基结冷胶的混合凝胶 136

4.2.4　结冷胶水凝胶的凝胶化模型 136

4.3　结冷胶的改性及其改性材料 137

4.3.1　衍生化改性 138

4.3.2　疏水改性 141

4.3.3　交联改性 141

4.3.4　接枝共聚改性 145

4.4　双重互穿网络凝胶 146

4.5　复合改性 148

4.5.1　结冷胶与其他生物大分子的复合 148

4.5.2　结冷胶与其他化合物复合 150

4.6　结冷胶及其改性材料的应用 151

4.6.1　在食品工业中的应用 151

4.6.2　在生物医用领域的应用 152

参考文献 157

第5章　黄原胶 162

5.1　引言 163

5.2　黄原胶的来源和结构 163

5.2.1　黄原胶的来源 163

5.2.2　黄原胶的分子结构 163

5.2.3　黄原胶在溶液中的构象 165

5.3　黄原胶溶液的性质 167

5.3.1　黄原胶的水合和溶液的制备 167

5.3.2　黄原胶溶液的聚电解质行为 168

5.3.3　黄原胶溶液的流变学性质和触变性 168

5.3.4　黄原胶流变学性质的影响因素 171

5.3.5　黄原胶溶液的液晶行为 174

5.3.6　在多孔介质中的吸附 175

5.3.7　黄原胶的凝胶化 175

5.4　黄原胶的改性 176

5.4.1　黄原胶的复配改性 176

5.4.2　黄原胶的化学改性 181

5.5　黄原胶的应用 181

5.5.1　食品工业中的应用 182

5.5.2　石油工业中的应用 182

5.5.3　纺织印染工业中的应用 182

5.5.4　农业中的应用 183

5.5.5　医药工业中的应用 183

5.5.6　吞咽困难的饮食护理 183

5.5.7　牙膏工业及其他领域的应用 184

5.6　结语 185

参考文献 185

第6章　果胶 189

6.1　引言 190

6.2　果胶的生物功能性 190

6.3　果胶的来源和制备 191

6.4　果胶的分子结构和构象 192

6.4.1　分子结构 192

6.4.2　分子链的尺寸和构象 194

6.5　果胶的物化性质 196

6.6　果胶水分散体系的流变学性质 198

6.6.1　稀溶液性质 198

6.6.2　链间相互作用 200

6.6.3　溶液流动行为 201

6.7　果胶的凝胶特性 206

6.7.1　HM果胶和LM果胶的凝胶机理 206

6.7.2　凝胶强度的影响因素 208

6.8　果胶的改性 208

6.8.1　物理共混 209

6.8.2　化学改性 212

6.8.3　生物改性 213

6.9　果胶及其改性果胶的应用 213

6.9.1　食品领域中的应用 214

6.9.2　医药领域中的应用 215

6.9.3　水处理及其他领域中的应用 217

6.10　结语 217

参考文献 217

第7章　魔芋葡甘聚糖 222

7.1　概述 223

7.2　魔芋葡甘聚糖的来源、结构和性能 224

7.2.1　魔芋精粉 224

7.2.2　魔芋葡甘聚糖的结构和组成 225

7.2.3　魔芋葡甘聚糖的分子参数 226

7.2.4　魔芋葡甘聚糖的结晶行为 229

7.3　魔芋葡甘聚糖的水分散液和水凝胶 230

7.3.1　魔芋葡甘聚糖的水分散液 230

7.3.2　魔芋葡甘聚糖水凝胶 232

7.4　魔芋葡甘聚糖的物理改性 239

7.5　魔芋葡甘聚糖的化学改性及其改性材料 241

7.5.1　魔芋葡甘聚糖的化学改性 241

7.5.2　魔芋葡甘聚糖改性材料 242

7.6　魔芋葡甘聚糖及其改性材料的应用 244

7.6.1　魔芋葡甘聚糖作为食品添加剂 244

7.6.2　魔芋葡甘聚糖的健康促进作用 245

7.6.3　魔芋葡甘聚糖改性材料的应用 246

参考文献 246

第8章　阿拉伯胶 251

8.1　引言 252

8.2　阿拉伯胶的来源 252

8.3　阿拉伯胶的生产与加工 254

8.4　阿拉伯胶的组成、结构及性质 255

8.4.1　组成和化学结构 255

8.4.2　物理性质和溶液行为 260

8.4.3　乳化性能 264

8.5　阿拉伯胶的物理改性和化学改性 265

8.5.1　“熟化”处理对阿拉伯胶乳化性能的影响 265

8.5.2　阿拉伯胶静电复合物对阿拉伯胶乳化性能的影响 268

8.5.3　阿拉伯胶的化学改性 269

8.6　阿拉伯胶的应用 270

8.6.1　阿拉伯胶在食品中的应用 270

8.6.2　阿拉伯胶的健康作用 272

8.6.3　阿拉伯胶在医药工业中的应用 274

8.6.4　阿拉伯胶在材料科学中的应用 275

8.6.5　阿拉伯胶在其他工业中的应用 277

8.7　结语 278

参考文献 278

第9章　海藻酸盐 282

9.1　引言 283

9.2　来源和制备 284

9.3　海藻酸盐的分子组成和分子构象 285

9.3.1　海藻酸盐的化学结构和分子链中的糖单元序列 285

9.3.2　海藻酸盐的分子参数和构象 286

9.4　海藻酸盐的物化性质 286

9.4.1　海藻酸盐与金属离子的结合 286

9.4.2　海藻酸盐的溶解性 287

9.4.3　海藻酸盐的溶液性质 288

9.5　海藻酸的凝胶化 288

9.5.1　海藻酸凝胶 288

9.5.2　钙离子型海藻酸凝胶 289

9.6　海藻酸盐的化学改性 292

9.6.1　对羟基的化学修饰 292

9.6.2　对羧基的化学改性 295

9.7　海藻酸盐及基于海藻酸盐凝胶材料的应用 296

9.7.1　食品工业中的应用 297

9.7.2　生物医药领域的应用 297

9.8　展望 301

参考文献 302

适读人群 ：本书内容既包含了近年来发展起来的一些多糖及其改性材料的基础理论和方法，同时也反映了一些最新前沿研究成果，适合高分子化学与物理、高分子材料与工程、胶体化学、食品科学与工程、农林、医药及生物学等专业的本科生、研究生、教师及相关专业科技人员参考学习。　　本书为《天然高分子新材料系列丛书》之一。基于天然高分子和高分子物理以及材料科学基本概念和理论，本书全面系统地论述了几类典型的、不同来源的重要工业化多糖的结构、性能、改性和应用，所涉及的多糖主要为透明质酸、结冷胶、可德胶（可得然胶）、黄原胶、果胶、魔芋葡甘露聚糖、阿拉伯胶和海藻酸盐。本书还介绍了这些多糖及其改性材料特别是水凝胶的研究热点和最新进展，以及它们在食品、医药、生物组织工程、材料、石油化工、化妆品等诸多工业领域的实际应用及应用前景。　　本书内容既包含了近年来发展起来的一些多糖及其改性材料的基础理论和方法，同时也反映了一些最新前沿研究成果，适合高分子化学与物理、高分子材料与工程、胶体化学、食品科学与工程、农林、医药及生物学等专业的本科生、研究生、教师及相关专业科技人员参考。本书为《天然高分子基新材料》丛书之一。基于天然高分子和高分子物理以及材料科学基本概念和理论，本书全面系统地论述了几类典型的、不同来源的重要工业化多糖的结构、性能、改性和应用，所涉及的多糖主要为透明质酸、结冷胶、可德胶（可得然胶）、黄原胶、果胶、魔芋葡甘聚糖、阿拉伯胶和海藻酸盐。本书还介绍了这些多糖及其改性材料，特别是水凝胶的研究热点和最新进展，以及它们在食品、医药、生物组织工程、材料、石油化工、化妆品等诸多工业领域的实际应用及应用前景。 本书内容既包含了近年来发展起来的一些多糖及其改性材料的基础理论和方法，同时也反映了一些最新前沿研究成果，适合高分子化学与物理、高分子材料与工程、胶体化学、食品科学与工程、农林、医药及生物学等专业的本科生、研究生、教师及相关专业科技人员参考学习。【作者简介】张洪斌研究员，博士生导师　　1987年本科毕业于复旦大学物理二系，研究生毕业于上海交通大学，1995年获应用化学硕士学位，1998年获材料学博士学位，1998-2000年于日本大阪市立大学从事博士后研究工作，1999年间于英国Unilever Research生物大分子研究室做访问学者。2000年起任职上海交通大学化学化工学院高分子科学与工程系副教授，2004年任研究员、博士生导师，现为上海交通大学流变学研究所副所长、、国际学术期刊FoodHydrocolloids编委、亲水胶体国际会议理事会理事。2010年曾担任第十届亲水胶体国际会议(ThelOthInternationalHydrocolloidsConference)大会主席。　　2007年获上海市育才奖，第十届明治乳业生命科学奖。　　 长期从事高分子材料物理化学、天然高分子和合成高分子流变学、天然高分子物理、工业多糖胶体化学、多糖类生物活性大分子水凝胶、天然产物和食品亲水胶体的改性和功能化、多糖的稳定性作用等研究。在学术刊物上发表论文90余篇，申请专利10余项，获专利授权10项。先后主持和完成了多项国家自然科学基金面上项目、上海市白玉兰科技人才基金及一系列国内外知名企业委托合作开发项目，同时参加了多项国家自然科学基金重大项目、国家重点基5出研究发展计划(973计划)等研究。