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L-阿拉伯糖(L-arabinose)是一种新型低热量功能性甜味剂,正日益成为食品、药品、生物工程等领域的研究热点;其具有特异性抑制肠道蔗糖酶活性,从而具有抑制蔗糖吸收的功效;此外L-阿拉伯糖还可以抑制自身脂肪堆积,可用来防治肥胖、高血压、高血脂等疾病。然而,截止目前,有关L-阿拉伯糖结晶理论的研究却鲜有报道,致使L-阿拉伯糖规模化生产缺少基础理论支持,产品生产效率低。因而开展L-阿拉伯糖结晶机理的应用研究具有重要意义。具体研究内容和结果如下:1、L-阿拉伯糖晶体形态和结构分析:采用缓慢蒸发结晶方法培养了L-阿拉伯糖单晶,由X-射线单晶衍射确定了晶体结构,晶胞参数为:晶轴a=4.8331(10)×10-10 m、b=6.5149(13)×10-10 m、c=19.440(4)×10-10 m,晶角α=β=γ=90.00°,晶体属于正交晶系P212121空间群。通过X-射线粉末衍射证明了溶析结晶与冷却结晶得到的晶体结构均为β-L-阿拉伯糖。在对L-阿拉伯糖DSC分析的基础上采用偏光熔点仪测定了L-阿拉伯糖熔点,得到商品化L-阿拉伯糖熔点为156.6~158.5℃,冷却结晶为158.2~159.8℃,溶析结晶为158.2~159.9℃。采用Material Studio 6.0软件的BFDH,Growth Morphology和Equilibrium Morphology模型分别计算真空条件下β-L-阿拉伯糖晶体形态,并分析了添加剂对各晶面的影响。得到的晶体形态分别为:准长方体,长方体及准球体,其中采用Growth Morphology所得到的晶体形态与真实晶体形态较一致。2、L-阿拉伯糖热力学性质研究:采用平衡法测定20~68℃范围内L-阿拉伯糖在水中的溶解度,离子色谱法测定溶液的平衡浓度,通过对数据分析建立了溶解度经验模型,同时分析了杂质对溶解度的影响。采用自动温度记录仪(ATLD)测定了51~73%溶度范围内L-阿拉伯糖的成核温度,得到了L-阿拉伯糖介稳区宽度(27.11±2.34℃)。同时发现溶液浓度、搅拌速率显著影响溶液成核温度,而冷却速率对成核温度无显著性影响,并同时分析了杂质对介稳区宽度的影响。3、L-阿拉伯糖冷却结晶动力学研究:采用聚焦光束反射测量仪(FBRM)及显微镜等实时观测等手段对L-阿拉伯糖结晶过程中的成核、生长过程进行了分析观察。采用FBRM法研究了L-阿拉伯糖冷却结晶动力学参数,分析了操作条件对晶体总量、平均粒径、溶液过饱和度、成核速率等的影响,得到了L-阿拉伯糖冷却结晶粒度无关经验模型。4、L-阿拉伯糖溶析结晶动力学研究:采用平衡法测定在20~65℃下L-阿拉伯糖在乙醇-水体系中的溶解度,建立了溶解度经验方程组;采用FBRM及显微镜等仪器对溶析结晶过程中成核、聚集、破碎、生长进行观察分析,研究了L-阿拉伯糖溶析结晶动力学参数,得到了L-阿拉伯糖溶析结晶粒度无关经验模型。5、L-阿拉伯糖-钙配合物制备与表征:制备了一种金属-L-阿拉伯糖配合物—Ca(C5H9O5)2?CH3OH?2H2O,并对其进行了宏观和微观分析。该配合物呈现出一种新的金属-碳水化合物结合模式:钙离子为八配位结构,由O(1)、O(2)与两分子L-阿拉伯糖残基,O(3)、O(4)与另外两个L-阿拉伯糖残基相配位,同时4-羟基发生去质子化。溶液中的卤素阴离子、溶剂分子均不参与配位反应。