淀粉自由基的發(fā)光現(xiàn)象研究.pdf

1、天然高分子(淀粉、纖維素、殼聚糖)接枝共聚物是天然高分子深加工領(lǐng)域中的高科技產(chǎn)品。它是天然高分子經(jīng)引發(fā)劑引發(fā)成自由基后，再與具有不飽和鍵的單體起連鎖反應(yīng)，接枝共聚形成的一種新型合成物。自由基是由于分子在物理或化學(xué)因素作用下產(chǎn)生含有一個(gè)或一個(gè)以上的不配對(duì)電子，處于一種不穩(wěn)定的高能激發(fā)態(tài)。目前檢測(cè)淀粉工業(yè)中檢測(cè)自由基含量的方法都不能隨時(shí)檢測(cè)反應(yīng)過程中自由基的含量，制約了變性淀粉工業(yè)的發(fā)展。由于天然高分子接枝共聚反應(yīng)中產(chǎn)生的自由基具有發(fā)光特性

2、，為實(shí)現(xiàn)淀粉接枝共聚反應(yīng)的隨時(shí)檢測(cè)監(jiān)控及自動(dòng)控制提供了條件，為實(shí)現(xiàn)這一目的，對(duì)淀粉自由基發(fā)光規(guī)律的實(shí)驗(yàn)與理論研究顯得由為重要與緊迫。本學(xué)位論文使用物理方法，用MPL-A多參數(shù)化學(xué)發(fā)光分析系統(tǒng)檢測(cè)了由Mn+3引發(fā)的淀粉自由基的光子輻射強(qiáng)度變化曲線，闡述了自由基光子輻射強(qiáng)度的變化規(guī)律；為了尋找Mn+3引發(fā)的淀粉自由基的弛豫發(fā)光規(guī)律和淀粉自由基湮沒規(guī)律間的關(guān)系，作者選取了幾條典型衰減函數(shù)與發(fā)光曲線進(jìn)行擬合；通過對(duì)各次擬合的參數(shù)的比較和物理意義

3、分析，作者發(fā)現(xiàn)用logistic模型描述其弛豫發(fā)光規(guī)律能更好的解釋相關(guān)現(xiàn)象與數(shù)據(jù)，并通過分析得出公式中x0即為自由基的半衰期，A1為x→0時(shí)樣品的光子輻射強(qiáng)度，A2表示x→+∞時(shí)樣品的光子輻射強(qiáng)度，P為發(fā)光樣品中影響自由基湮滅因素的系數(shù)表示。在前面的研究基礎(chǔ)上，根據(jù)Arrhenius方程與自由基發(fā)光理論，本文推導(dǎo)出了單位質(zhì)量淀粉自由基光子輻射強(qiáng)度與反應(yīng)溫度之間的關(guān)系方程，給出了方程中各系數(shù)的物理意義與測(cè)量方法，然后又用MPL-A多參數(shù)化

4、學(xué)發(fā)光分析系統(tǒng)測(cè)得不同溫度時(shí)對(duì)應(yīng)的自由基光子輻射強(qiáng)度，并用方程對(duì)實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行擬合，我們對(duì)結(jié)果進(jìn)行了比較分析，找到了導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)值與理論值存在差異的原因，并給出了合理的解釋，說明用此方程描述自由基光子輻射強(qiáng)度與反應(yīng)溫度之間的關(guān)系是合理可靠的。為了進(jìn)一步從理論上論證淀粉自由基的變化規(guī)律，本文又根據(jù)化學(xué)發(fā)光的動(dòng)力學(xué)模型，建立了淀粉自由基的發(fā)光動(dòng)力學(xué)方程，并根據(jù)自由基光子輻射強(qiáng)度與自由基濃度的關(guān)系，通過分析得到了淀粉自由基的湮滅方程，得到了光強(qiáng)隨時(shí)間

5、的變化函數(shù)。通過擬合發(fā)現(xiàn)，函數(shù)在不同溫度下隨時(shí)間的變化曲線與實(shí)驗(yàn)曲線的相關(guān)系數(shù)都在0.98以上，能很精確的刻畫自由基的弛豫發(fā)光規(guī)律。由于淀粉自由基光子輻射強(qiáng)度很弱，直接測(cè)量其發(fā)射光譜非常困難，本文試圖為淀粉自由基的光譜研究提供前期實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，選擇了跟淀粉工業(yè)密切相關(guān)的產(chǎn)品(白酒)進(jìn)行了光譜研究，本文對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)上比較流行的洋河藍(lán)色經(jīng)典系列白酒(夢(mèng)之藍(lán)、天之藍(lán)、海之藍(lán))進(jìn)行了比較研究，測(cè)定了三種酒的吸收光譜、三維熒光光譜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，夢(mèng)之藍(lán)

6、、天之藍(lán)、海之藍(lán)有著特有的吸收光譜和熒光光譜：吸收光譜表明，三種酒在212nm和275nm有較強(qiáng)烈的吸收，但吸收強(qiáng)度不同；熒光光譜表明，在245nm的近紫外光激發(fā)下，三種酒在310nm、420nm和610nm附近都有明顯的熒光發(fā)射，但強(qiáng)度各自不同；當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)增大為310nm和345nm時(shí)，依然有兩個(gè)熒光峰產(chǎn)生，強(qiáng)度差別依然很大。據(jù)此，本文對(duì)五個(gè)典型的熒光峰的產(chǎn)生機(jī)理做了詳細(xì)的分析，給出了合理的解釋。本研究可以快速準(zhǔn)確的區(qū)分三種洋河酒及其

7、品質(zhì)，為白酒的品質(zhì)檢測(cè)和品牌識(shí)別提供一種嶄新的途徑，更為后續(xù)的淀粉自由基發(fā)射光譜研究提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本研究豐富了自由基發(fā)光的理論，從理論上推導(dǎo)出了淀粉自由基的弛豫發(fā)光所遵循的規(guī)律，為淀粉自由基湮滅規(guī)律提供了數(shù)學(xué)模型，并且測(cè)量了淀粉工業(yè)的重要產(chǎn)品白酒的光譜。本研究論文是光電檢測(cè)技術(shù)在淀粉工業(yè)中的新的應(yīng)用，為進(jìn)一步對(duì)自由基發(fā)光機(jī)理與規(guī)律的研究、生物超弱發(fā)光研究提供理論與實(shí)驗(yàn)上的參考，為淀粉自由基發(fā)射光譜以及自由基的其他方面的后續(xù)研究提供了實(shí)