乙二醇和丙三醇水溶液冻结特性的差示扫描量热实验研讨.pdfVIP

中国T程热物理学会 传热传质学 2003年学术会议 编呼：03304 乙二醇和丙三醇水溶液冻结特性的 差示扫描量热实验研究 高才，周国燕，胥义，华泽钊· (上海理工大学低温医学与食品冷冻研究所上海市军工路516‘)200093) 联系电话：021—mail：gao_cai@hotmail．com DSC)，研究了乙二醇(}{醇)和丙三醇(H油)水 摘要：利用差示扫描置热仪(Pyris-Oianlond 溶液的过冷行为、水合性质和它们的玻璃化转变温度及反玻璃化温度，分析了它们与分子中羟基的个 数的关系。共进行了12组共24种不同质量浓度的溶液的差示扪描量热实验。过冷度的实验结果表明． 在质量浓度相等的情况下，两种低温保护剂水溶液中水冻结的过冷度有相同的变化规律。水合实验的 结果表明，质量浓度相等的情况下．二者结合水的能，J人体相当。玻瑙化转变的实验表明．_二瞢玻璃 化转变温度与反玻璃化温度存在明显差异。 关键词：低温保护荆；乙二醇：丙三醇；差示扫描量热术；过冷度；结合水：玻璃化；反玻璃化 一、引言 在已知的低温保护剂中，除了含羟基化台物外c比如多元醇、氨基醇、葡萄糖、蔗 糖、海藻糖等)，还有含甲基化合物(比如二甲基距砜、二甲基甲酰胺等)，以及既含 羟基又含甲基的化合物(比如丙二醇、丁二醇及它们的同分异构体)…。Fahy”l认为， 一般来说，甲基低温保护效果要好于羟基，因为甲基与甲基之间没有相互作用．而只与 水键合。而羟基除了与水键合外，自身也有键合，从低温保护的角度来考虑，溶质自身 的键合减少了溶质与溶剂之间键合的机会，从而会弱化对冰品的抑制效果，只有那些与 水分子形成氢键的羟基才是低温保护所需要的羟基””“。由于溶液中溶剂一溶剂、溶剂一 溶质、溶质一溶质之间的作用非常复杂。因此目前还不能从理论上进行描述，实验是最 主要的方法。乙二醇和丙三醇都是饱和烷烃的衍生物，是低温生物医学领域的两种常用 的低温保护剂…。它们的分子结构式如图1所 ·责任作者 华泽钊(Tel：021上海市军工路516#卜海理T大学低温医学与食品冷冻研究所) 基金项目： 本文得到国家自然科学基金熏点资助项目(No．周家自然科学幕会青年基金项 目(No和上海市教委霹点学科项目资助。 作者简介 高才(1974一)．男．制冷及低温丁程专业博f：研究生．主要从事生物体低温保存和食品冷 冻}争强技术的研究。 乙=醇 丙三醇 H H H H H l l I I I H—C—C—H H—C—C—C—H I I I I I OHOH OH0H0H 与羟基晋勺个数之比为1：l，截在两者‰螽荤娃懿豫手嚣表勰 三醇的1．5倍 示。在二者质量浓度相等的情况’F，刚好是溶液中的“羟基浓度”相等，但质量摩尔浓 度前者约是后者的1．5倍。既然二者的分子结构具有类似之处，对降复温过程中二者水 溶液的冻结行为进行定量的比较显得很有意义。 目前从低温保护剂的角度研究这两种多元酵溶液的文献很多(这里不逐一列出)，但 大多是研究浓溶液的情形。例如，Bronshteyn…等人利用DSC和低温显微镜研究了乙二 醇浓溶液反玻璃化过程中冰晶的成核与生长动力学，并提出用动力学参数之一的反应速 率常数K表征玻璃化稳定性的新思想；Vigier”‘等人利用内摩擦法、小角度x射线散射、 x射线衍射三种方法联用研究了丙三醇浓溶液中结晶与玻璃化过程。目前尚未见到对这 两种多元醇水溶液的冻结特性进行定量比较的文献。本文的_1：作是针对这两种多元醇不 同质量浓度的水溶液。利用差示扫描量热仪，研究冻