净水处理剂-水性环糊精（二）

合成水溶性β-环糊精，在实际合成过程应注意解决下述问题：

①修饰剂、碱（催化剂）、β-环糊精三者之间的相互配比不同，对产品取代度有明显影响。而取代度分布直物为水溶性，则要干燥成固体。

②固体混合法：用2~5倍的水与环糊精混合（必要时用有机溶媒），将客体物质加入用研磨机充分研磨混合2~5h,反应物逐渐黏稠成糊状，干燥后用有机溶剂洗净即得。

③冷冻干燥：得到易溶于水的包合物，如果在普通条件下干燥易脱包，就需要用冷冻干燥，用此法得的包合物溶解性好，易制成注射剂。

经过制备后所得的物质是否为包合物，可用不同方法进行鉴别。目前常用的有溶解度法、薄层层析法、X线粉末衍射法、热分析法、核磁共振等，可以根据具体条件选2~3种方法进行。最简单实用的鉴别方法，可用选择适当的薄层层析的条件，进行分离鉴别。

环糊精混合物的制备有两种形式，一般制成氢化易分散的粉粒。

制造粉状产品和乳化液时,需要加入环糊精的粉粒。制造凝胶时，一般加入环瑚精的液态物质，以增强产品的水溶性，而且环糊精一般在反应的最后一步加入。

环糊精的生产工艺流程为：将CGTase加入15%的淀粉悬浮液中，于85~90°C液化30min,冷至60~65°C后，在糊化淀粉溶液中加入Ca(OH)2,再次调节pH至8.5,再加入适量的CGTase,继续于60°C进行环化反应30~45h,升温至100°C使酶失活，再冷却至80°C,调pH至6,用葡萄糖淀粉酶将未转化的淀粉水解为麦芽糖和葡萄糖，水解液经活性炭和离子交换树脂处理后，减压浓缩至45%~60%(质量），低温放置，收得纯度大于98%的β-环糊精结晶。

绝大多数CGTase作用淀粉后的产物为环糊精的混合物，绝大多数以β-环糊精为主，极少有产生单一环糊精的。其中β-环糊精在水中的溶解度最小，只要对发酵后的淀粉悬浮液进行浓缩，β-环糊精就会以结晶态沉淀出来。另一种方法是用有机溶剂络合，由于不同晶型的环糊精所含的葡萄糖残基数不同，内部孔径不同，可以与不同分子大小的有机络合剂相结合，生成不溶的络合物而从反应体系中分离出来。应用乙醇可增加β-环糊精的产量。随着先进设备的应用及生产工艺的改进，环糊精的分离方法会越来越成熟。

我国环糊精的生产需要解决的问题是：

①筛选优良菌种：要具有更高的产酶量，所产CGTase具有定向降解淀粉的能力，主要生成或只生成一种环糊精。

②用遗传工程方法提高CGTase的产量：采用遗传工程方法有可能得到集耐热、高产、专于一体的产CGTase的克隆株，以适合大规模生产的需要。

③进一步揭示决定各种CGTase的生产特异性及CGTase与淀粉酶之间差别的内在因素，进而有依据地设计仅生产。

④引入或设计先进的生物反应器、反应工艺、分离纯化技术与装置，组建高效、经济、安全的生产流程。

⑤利用基因工程方法克隆CGTase的基因，组建嵌合体基因，使细菌的CGTase基因在作物体内表达，直接把淀粉转化为环糊精，实现"分子耕作"。

实际用途

环糊精是环糊精糖基转移酶（CGTase)作用于淀粉的产物，它由7个D-吡喃葡萄基本单元通过α-1,4-糖苷键连接而成的环状低聚糖，其疏水性空腔能与许多尺寸大小适宜的有机分子结合形成主客体包合物，其外侧亲水性的羟基对金属离子具有螯合作用。但由于CD在水中的溶解度小，使其应用受到了限制。以CD和聚丙烯酰胺（PAM)为原料，进行接枝反应，合成CD与PAM的接枝化合物。改性后的CD既保留了原有的疏水空腔和外侧大量的羟基，可分别与有机分子和金属离子形成主客体包合物和络合物，又引入了PAM,増大了少CD的相对分子质量，有利于和污染物接触及沉降。

目前，研究和应用较多的是分别由6、7、8个葡萄糖单元组成的环糊精的立体结构是上狭下宽，两端开口的环状空腔结构.腔体内部只有氢原子和糖苷氧原子，因而是非极性的，而环上羟基的存在，使其具有一定的亲水性，在水中有一定的溶解度，并随温度的升高而增大，是无毒性物质，可以被微生物分解，故利用CD应用过程中产生的废水不会増加对环境的污染。

糊精的相对分子质量为800~79000,可用作絮凝剂和抑制剂。在浮选金矿时，加入糊精可以降低矿物的可浮性。在煤和焦油砂等矿藏开采时，糊精作絮凝剂可使淤泥沉积下来。

近年来，水处理药剂的开发，主要由低分子向高分子、单一型向复合型、单功能向多功能方向发展。环糊精是以天然高分子为原料，经提取改性制得的水处理药剂，具有来源广、价格低廉、无毒、易降解等优点。