薄荷醇与β-环糊精包合物的制备及热分解动力学研究（二）

2、包合物的红外光谱鉴定
 

为了定性验证薄荷醇是否被包埋，将薄荷醇(曲线a)、β-CD(曲线d)及其混合物(曲线b)、包合物(曲线C)分别进行FTIR光谱扫描(图1)。对比β-CD、混合物及包合物的谱图，发现它们较相似，这是由于β-CD将薄荷醇包合后，薄荷醇嵌入β-CD的疏水空腔中，从而使薄荷醇的许多特征峰被淹没，但三者仍存在明显差异。混合物谱图主要特征峰是由薄荷醇和β-CD的特征峰叠加而成，包合物的谱峰数比混合物明显减少，峰强减弱，峰形变宽。例如薄荷醇的烷基特征峰分别在2872cm^-1、1450cm^-1处，混合物与此相同，而包合物的对应特征峰分别向低波数位移至2867cm^-1、1445cm^-1处，且峰强度变低，说明碳-氢键振动受到了限制，该部分可能已被β-CD空腔包合。

3、包合物的热稳定性

大多数情况下，香精香料包合物是为了提高客体分子的热稳定性，减小其挥发率，达到缓释的效果。热重分析是在程序控温的过程中，借助热天平测量样品在升温过程中的质量变化，可以准确的分析样品的热稳定性及其降解过程。图2与图3分别显示了薄荷醇(曲线a)、β-CD(曲线C)及其混合物(曲线b)、包合物(曲线d)的热失重曲线和差式扫描量热曲线。结果显示：

①薄荷醇在初始温度至160℃区间连续失重，最大吸热峰在156℃，160℃以后失重曲线趋于平稳，表明薄荷醇已挥发殆尽；

②β-CD在初始温度至120℃区间有较小失重，吸热峰在105℃，此阶段的失重原因主要是失水，在300～350℃之间有较大失重，失重量约为60％，吸热峰在306℃，此阶段的失重主要是由于β-CD交联键的断裂以及葡萄糖单元的分解；

③混合物在初始温度至135℃区间失重量约为19％，第一个吸热峰在95℃，表明水分的挥发。第二个吸热峰在135℃，表明混合物中薄荷醇的挥发。300～350℃之间出现较大失重，失重量约为50％，吸热峰在307℃，主要是由于β-CD的受热分解；

④包合物在室温至275℃之间失重缓慢，失重量仅为3％，当温度继续升高，则包合物出现明显失重，失重量超过70％。

明显失重，失重量超过70％。由DSC谱图可知，70℃至100℃区间的缓和包峰，代表包合物中水分的挥发，在130℃至200℃区间的缓和包峰代表了未包合薄荷醇的吸热峰，290℃和315℃出现的吸热峰分别代表被包合薄荷醇的挥发和β-CD的受热分解。以上结果证明了β-CD和薄荷醇形成了包合物，并且β-CD的腔体对薄荷醇具有保护作用，阻止了薄荷醇的挥发损失，由此可见包合物使薄荷醇的热稳定性大大提高。

4、包合物的热分解动力学

研究动力学的方法一般采用Ozawa方程，在程序升温下，分解反应速度可表示为：

-dα／dt=kf(α)=Af(α)·exp(-E／RT)(1)

式中：α为失重率，

k为热分解反应的速度常数。

对于简单热降解反应，f(α)可表示为：f(α)=(1-α)ⁿ(2)

其中n为反应的表观级数。因程序升温速率v=dT/dt，则：

dα／dT=(A／v)(1-α)ⁿ.exp(一E/RT)(3)

若n=1，对(3)式经分离变量积分可得：

lnln[1／(1-α)]=一E／RT+常数(4)

由图4可以看出，不同升温速率对包合物的分解速率有影响，以图4中3个升温速率下的lnln[1／(1-α)]对1/T作图，得图5。在不同升温速率下，lnln[1／(1-α)]对1/T均有良好的线性关系，表明β-CD与薄荷醇包合物的热分解为一级反应，即n=1。

声明：本文所用图片、文字来源《中国食品添加剂》，版权归原作者所有。如涉及作品内容、版权等问题，请与本网联系

相关链接：薄荷醇，CD，香精香料