凈水處理劑-水性環糊精（二）

合成水溶性β-環糊精，在實際合成過程應注意解決下述問題：

①修飾劑、堿（催化劑）、β-環糊精三者之間的相互配比不同，對產品取代度有明顯影響。而取代度分布直物為水溶性，則要干燥成固體。

②固體混合法：用2~5倍的水與環糊精混合（必要時用有機溶媒），將客體物質加入用研磨機充分研磨混合2~5h,反應物逐漸黏稠成糊狀，干燥后用有機溶劑洗凈即得。

③冷凍干燥：得到易溶于水的包合物，如果在普通條件下干燥易脫包，就需要用冷凍干燥，用此法得的包合物溶解性好，易制成注射劑。

經過制備后所得的物質是否為包合物，可用不同方法進行鑒別。目前常用的有溶解度法、薄層層析法、X線粉末衍射法、熱分析法、核磁共振等，可以根據具體條件選2~3種方法進行。最簡單實用的鑒別方法，可用選擇適當的薄層層析的條件，進行分離鑒別。

環糊精混合物的制備有兩種形式，一般制成氫化易分散的粉粒。

制造粉狀產品和乳化液時,需要加入環糊精的粉粒。制造凝膠時，一般加入環瑚精的液態物質，以增強產品的水溶性，而且環糊精一般在反應的最后一步加入。

環糊精的生產工藝流程為：將CGTase加入15%的淀粉懸浮液中，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,再次調節pH至8.5,再加入適量的CGTase,繼續于60°C進行環化反應30~45h,升溫至100°C使酶失活，再冷卻至80°C,調pH至6,用葡萄糖淀粉酶將未轉化的淀粉水解為麥芽糖和葡萄糖，水解液經活性炭和離子交換樹脂處理后，減壓濃縮至45%~60%(質量），低溫放置，收得純度大于98%的β-環糊精結晶。

絕大多數CGTase作用淀粉后的產物為環糊精的混合物，絕大多數以β-環糊精為主，極少有產生單一環糊精的。其中β-環糊精在水中的溶解度最小，只要對發酵后的淀粉懸浮液進行濃縮，β-環糊精就會以結晶態沉淀出來。另一種方法是用有機溶劑絡合，由于不同晶型的環糊精所含的葡萄糖殘基數不同，內部孔徑不同，可以與不同分子大小的有機絡合劑相結合，生成不溶的絡合物而從反應體系中分離出來。應用乙醇可增加β-環糊精的產量。隨著先進設備的應用及生產工藝的改進，環糊精的分離方法會越來越成熟。

我國環糊精的生產需要解決的問題是：

①篩選優良菌種：要具有更高的產酶量，所產CGTase具有定向降解淀粉的能力，主要生成或只生成一種環糊精。

②用遺傳工程方法提高CGTase的產量：采用遺傳工程方法有可能得到集耐熱、高產、專于一體的產CGTase的克隆株，以適合大規模生產的需要。

③進一步揭示決定各種CGTase的生產特異性及CGTase與淀粉酶之間差別的內在因素，進而有依據地設計僅生產。

④引入或設計先進的生物反應器、反應工藝、分離純化技術與裝置，組建高效、經濟、安全的生產流程。

⑤利用基因工程方法克隆CGTase的基因，組建嵌合體基因，使細菌的CGTase基因在作物體內表達，直接把淀粉轉化為環糊精，實現"分子耕作"。

實際用途

環糊精是環糊精糖基轉移酶（CGTase)作用于淀粉的產物，它由7個D-吡喃葡萄基本單元通過α-1,4-糖苷鍵連接而成的環狀低聚糖，其疏水性空腔能與許多尺寸大小適宜的有機分子結合形成主客體包合物，其外側親水性的羥基對金屬離子具有螯合作用。但由于CD在水中的溶解度小，使其應用受到了限制。以CD和聚丙烯酰胺（PAM)為原料，進行接枝反應，合成CD與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側大量的羥基，可分別與有機分子和金屬離子形成主客體包合物和絡合物，又引入了PAM,増大了少CD的相對分子質量，有利于和污染物接觸及沉降。

目前，研究和應用較多的是分別由6、7、8個葡萄糖單元組成的環糊精的立體結構是上狹下寬，兩端開口的環狀空腔結構.腔體內部只有氫原子和糖苷氧原子，因而是非極性的，而環上羥基的存在，使其具有一定的親水性，在水中有一定的溶解度，并隨溫度的升高而增大，是無毒性物質，可以被微生物分解，故利用CD應用過程中產生的廢水不會増加對環境的污染。

糊精的相對分子質量為800~79000,可用作絮凝劑和抑制劑。在浮選金礦時，加入糊精可以降低礦物的可浮性。在煤和焦油砂等礦藏開采時，糊精作絮凝劑可使淤泥沉積下來。

近年來，水處理藥劑的開發，主要由低分子向高分子、單一型向復合型、單功能向多功能方向發展。環糊精是以天然高分子為原料，經提取改性制得的水處理藥劑，具有來源廣、價格低廉、無毒、易降解等優點。