壳聚糖复合膜的制备及其性能研究

论文摘要

本文的目的是采用涂布法以聚乙烯醇（PVA）膜作为基膜制备壳聚糖复合膜,以得到具有高阻隔性、较好力学性能、可降解性和抗菌性的食品包装材料,用乌氏粘度计测定壳聚糖的相对黏均分子质量。所用3种壳聚糖的相对黏均分子质量分别为:4.68×105、4.77×105、6.68×105。比较抑菌圈法、比浊法、稀释平板计数法发现,比浊法结合稀释平板计数法用于空白组与实验组的活菌计数,可以更准确地显示壳聚糖的抑菌效果。壳聚糖溶液浓度为0.01%的LB培养液在培养过程中出现絮状沉淀,而高浓度（0.1%）和空白实验则不出现。这一有趣现象未见文献报导。相对分子质量大的壳聚糖的抑菌作用较强。太低浓度的壳聚糖溶液,如0.01%浓度,对两种细菌的抑菌效果不理想。对E.coIi抑菌活性最好的壳聚糖溶液浓度是0.05%;而对S.aureus抑菌活性最好的浓度则是0.025%。合成的两种壳聚糖衍生物样品（PCS、TMC）为白色絮状,都能溶于中性水。浓度为0.1%的PCS和TMC溶液都能有效抑制E.coli的生长。壳聚糖衍生物对细菌的抑菌活性有一定的选择性。TMC对E.coli菌比对S.aureus菌具有更好的抑菌效果。以PVA膜作为基材,采用涂布法制备了PVA/壳聚糖复合膜。用万能材料试验机测定复合膜的力学性能。复合膜的弹性模量随所用壳聚糖浓度的增大而增大。复合膜的断裂伸长率和抗拉强度比PVA膜略微减小。用透湿仪测定了复合膜的水蒸汽透过系数。各类复合膜的水蒸汽透过系数略高于PVA膜。用CS-1和CS-2制得的复合膜的水蒸汽透过系数随壳聚糖浓度的增大而增大;然而涂布CS-3的复合膜的水蒸汽透过系数却随着壳聚糖浓度的增大而减小。复合膜的水蒸汽透过系数受环境相对湿度影响较大。用透氧仪测定了复合膜的氧气透过系数,涂布壳聚糖可以提高PVA膜对O2阻隔性能。采用QB/T 2591-2003标准方法评价了复合膜对E.coli和S.aureus抑菌效果。复合膜对受试菌均有较好的抑菌效果。用三种壳聚糖制得的复合膜对受试菌的抑菌率均随壳聚糖浓度的增大而增大。其中,CS-3-2%膜的抑菌活性最佳,对受试菌的抑菌率达到99%。壳聚糖复合膜结合了PVA膜和壳聚糖的优点。复合膜既保持了PVA膜的高阻隔性、可降解性和较好力学性能,又具备了壳聚糖抗菌性的优点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 食品包装的功能
• 1.1.1 保护食品
• 1.1.2 方便储运
• 1.1.3 促进销售
• 1.1.4 提高商品价值
• 1.2 活性包装技术
• 1.2.1 活性包装的定义和分类
• 1.3 食品抗菌包装薄膜的研究进展
• 1.3.1 抗菌剂的种类
• 1.3.2 食品抗菌包装薄膜的研究进展
• 1.4 壳聚糖的抑菌活性
• 1.4.1 壳聚糖的抑菌谱
• 1.4.2 壳聚糖抑菌活性的影响因素
• 1.4.3 壳聚糖衍生物的抑菌活性
• 1.4.4 壳聚糖的抑菌机理
• 1.4.5 壳聚糖的安全性
• 1.5 课题研究意义及其内容
• 1.5.1 研究意义
• 1.5.2 研究内容
• 2 壳聚糖的抑菌活性
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 仪器设备
• 2.1.3 壳聚糖相对分子质量的测定
• 2.1.4 壳聚糖纳米粒子的制备
• 2.1.5 壳聚糖抑菌活性的测定方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 壳聚糖相对分子质量的测定
• 2.2.2 壳聚糖抑菌方法比较
• 2.2.3 不同相对分子质量壳聚糖的抑菌活性
• 2.2.4 不同浓度壳聚糖的抑菌活性
• 3 水溶性壳聚糖衍生物的合成及抑菌活性
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 仪器设备
• 3.1.3 磷酸化壳聚糖（PCS）的合成
• 3.1.4 季铵盐壳聚糖（TMC）的合成
• 3.1.5 PCS和TMC的表征
• 3.1.6 水溶性壳聚糖衍生物的抑菌活性
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 磷酸化壳聚糖的红外谱图
• 3.3.2 水溶性壳聚糖衍生物的抑菌活性
• 3.3 结论
• 4 PVA/壳聚糖复合膜的制备与性能
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 仪器设备
• 4.1.3 壳聚糖的X射线衍射表征
• 4.1.4 壳聚糖复合膜的制备
• 4.1.5 PVA/壳聚糖复合膜的厚度的测定
• 4.1.6 PVA/壳聚糖复合膜的形态结构
• 4.1.7 PVA/壳聚糖复合膜外观颜色
• 4.1.8 PVA/壳聚糖复合膜的机械性能测定
• 4.1.9 PVA/壳聚糖复合膜的水蒸汽透过系数的测定
• 4.1.10 PVA/壳聚糖复合膜的氧气渗透系数的测定
• 4.1.11 PVA/壳聚糖复合膜的抑菌性能评价
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 PVA/壳聚糖复合膜外观颜色
• 4.2.2 壳聚糖的X射线衍射图谱
• 4.2.3 PVA/壳聚糖复合膜的SEM图
• 4.2.4 PVA/壳聚糖复合膜的物理性能
• 4.2.5 PVA/壳聚糖复合膜的水蒸汽透过系数的测定
• 4.2.6 PVA/壳聚糖复合膜的氧气渗透系数的测定
• 4.2.7 PVA/壳聚糖复合膜的抑菌性能评价
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 创新点
• 5.3 展望
• 参考文献
• 附录1 符号名称表
• 附录2 抗菌塑料——抗细菌性能试验方法
• 致谢