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本文对大豆蛋白、甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸等6种物质热裂解生成氰化氢(HCN)的行为进行研究。
一、采用热重红外联用(TG-FTIR)分析技术对上述化合物进行了热重研究,产生的HCN可被FTIR技术进行实时监测。热失重条件是:气氛9%02+91%N2,升温速率40℃/min,气体流速30mL/min,温度范围40~900℃。结果表明:甘氨酸热失重可分为3个温度段:200~310℃,310~480℃和480-840℃,热失重生成HCN的温度范围为200~840℃;丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸热失重均可分为1个温度段:200~360℃,生成HCN的温度范围分别为:220~400℃,240~500℃和220—420℃;脯氨酸热失重可分为2个温度段:200—380℃和380~900℃,生成HCN的温度范围为:260~900℃:蛋白质热失重可分为3个温度段:200~480℃,480-680℃和680~820℃,生成HCN的温度范围为:260~820℃。
二、对商品化的热重分析仪进行了改造,采用NaOH溶液捕集热失重产物中的HCN,建立了热失重生成HCN的研究方法。方法的相对标准偏差(RSD)为9.25%。采用该方法对蛋白质、氨基酸热失重生成HCN进行了研究。结果表明:1)在g%O2+91%N2气氛,40℃/min的升温速率,30mL/min的气体流速和40~900℃温度范围条件下,单位质量前体物HCN的产率顺序:蛋白质>甘氨酸>脯氨酸>异亮氨酸>亮氨酸>丙氨酸;2)当有O2存在时,5种氨基酸生成HCN的产率较N2气氛条件下有明显降低;3)在实验范围内,5种氨基酸生成HCN的产率随着升温速率的升高而升高。
三、以红外聚焦金面反射炉为基础,搭建了卷烟燃烧模拟装置。该装置能够实现50~1200℃准确控温,加热样品量大,升温速率可达150℃/s。应用该装置,采用剑桥滤片和NaOH溶液对产生的HCN进行捕集,建立了热裂解生成HCN的研究方法。方法的RSD为8.50%。采用该方法对蛋白质、氨基酸热裂解生成HCN进行研究。结果表明:1)烟草基质对HCN的释放量有很大的影响。在基质条件下,蛋白质热裂解生成HCN的产率较纯品单独裂解时显著降低,5种氨基酸热裂解生成HCN的产率显著增加;2)在9%02+91%N2气氛,100℃/s的升温速率,17.5mL/s的气体流速,温度范围40~900℃,烟草基质条件下,单位质量前体物HCN的产率顺序:脯氨酸>甘氨酸>蛋白质>丙氨酸>异亮氨酸>亮氨酸;3)综合考虑6种前体物在烟丝中的含量,得出蛋白质和脯氨酸对卷烟烟气中HCN的贡献率最大;4)在实验范围内,蛋白质与脯氨酸生成HCN的产率随着裂解温度的升高而升高;随着升温速率的升高而升高,当升温速率达到100℃/s时,产率趋于稳定;随着O2含量的升高而降低,当含量从9%升至21%时,下降趋势变得缓慢;随着气体流速的升高开始时无明显变化,当气体流速从17.5mL/s升至27.5mL/s时,HCN产率迅速增加。关键词:裂解蛋白质氨基酸HCN