具有抗菌功能的殼聚糖復(fù)合膜研究及應(yīng)用.pdf

1、殼聚糖(CTS)是一種天然多糖類(lèi)生物大分子，具有多種優(yōu)良的功能性質(zhì)和潛在的應(yīng)用價(jià)值，其中最為引人關(guān)注的特性就是成膜性和抗菌防腐作用，這兩種獨(dú)特性質(zhì)使其廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥載體、涂膜保鮮、可食膜載體、生物可降解用膜等領(lǐng)域。但是，由于目的不同而對(duì)殼聚糖膜性質(zhì)和功能具有不同的要求，殼聚糖由于分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，其單膜對(duì)果蔬涂膜保鮮時(shí)，存在保水率較低的缺點(diǎn)，果實(shí)易失水焉萎，同時(shí)，抗菌防腐也達(dá)不到保鮮的要求，難以滿足室溫下果蔬保水保鮮的要求；當(dāng)作為農(nóng)藥膜劑

2、型的載體應(yīng)用時(shí)，殼聚糖單膜的機(jī)械性能較弱，易龜裂、易破碎。上述殼聚糖的缺陷是其自身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)所致，拓寬殼聚糖的應(yīng)用關(guān)鍵在于改善和提高其膜材的抑菌性能、保水率和機(jī)械強(qiáng)度。納米氧化硅(SiOx)是一種無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染的白色粉末非金屬材料，是目前有機(jī)材料改性中應(yīng)用最為廣泛的無(wú)機(jī)納米材料之一，其粒子粒徑減小至納米級(jí)會(huì)產(chǎn)生一系列特殊的效應(yīng)。因此，利用納米SiOx對(duì)殼聚糖進(jìn)行改性，提高殼聚糖膜的強(qiáng)韌性和抑菌殺蟲(chóng)性、改善透水率和透氣性，并將改性后

3、的殼聚糖納米SiOx復(fù)合膜應(yīng)用于果蔬的采摘前后，使生長(zhǎng)期的果蔬得到病蟲(chóng)害防治和采摘后的果蔬得到貯藏保鮮。本研究主要內(nèi)容和結(jié)論如下。 1．殼聚糖納米SiOx復(fù)合膜性能的研究。利用納米SiOx對(duì)殼聚糖進(jìn)行改性，得到殼聚糖納米SiOx復(fù)合膜(CTS-Fh)，并對(duì)涂膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行紅外光譜(IR)、X射線衍射(XRD)和電鏡透射(TEM)等表征。結(jié)果表明：CTS-Fh中殼聚糖與SiOx粒子表面的大量羥基存在強(qiáng)烈的氫鍵相互作用，使其拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率

4、和直角撕裂強(qiáng)度較殼聚糖單膜分別提高了63.29％，45.38％和11.58％。同時(shí)，CTS-Fh的透光率和透氣性等性能也得到改善，復(fù)合膜性能優(yōu)于簡(jiǎn)單膜。 2．殼聚糖納米SiOx復(fù)合膜抑菌活性的研究。殼聚糖納米SiOx復(fù)合膜(CTS-Fh)與殼聚糖單膜(CTS)抑菌實(shí)驗(yàn)表明：CTS-Fh對(duì)細(xì)菌如革蘭氏陰性菌大腸桿菌(Escherichia coli.)和革蘭氏陽(yáng)性菌枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)，真菌如酵母(Sacch

5、aromyces)和青霉(Penicillium)的抑菌效果明顯好于CTS，抑菌率分別提高了22.34％、6.50％、36.49％和53.76％。同時(shí)CTS-Fh對(duì)植物致病菌如馬鈴薯晚疫病(Phytophthora infestans)、番茄灰霉病(Botrytis cinerea Pers.)、和辣椒枯萎病(Fusarium wilt)也有明顯的抑制效果。 3．殼聚糖納米SiOx復(fù)合膜涂膜保鮮的應(yīng)用研究。以透水率最小化為目標(biāo)函

6、數(shù)，采用二次回歸旋轉(zhuǎn)正交組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，建立單指標(biāo)二次回歸模型，得到殼聚糖納米SiOx保鮮復(fù)合涂膜最佳配方，并對(duì)金秋梨和黃瓜進(jìn)行室溫下涂膜保鮮，分別測(cè)試室溫條件下失水率、維生素C、呼吸強(qiáng)度、多酚氧化酶(PPO)、過(guò)氧化酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、好果率和保鮮時(shí)間。同時(shí)，分析了殼聚糖復(fù)合膜對(duì)金秋梨表皮形貌的影響，研究結(jié)果表明：當(dāng)復(fù)合膜中殼聚糖用量1.547 g、SiOx用量0.028 g、單甘酯用量0.015 g時(shí)，殼聚糖復(fù)

7、合膜較殼聚糖單膜的透水率降低了73.13％；室溫下果蔬保鮮時(shí)間得到明顯延長(zhǎng)，各項(xiàng)指標(biāo)得到改善和提高，其中金秋梨由20 d延長(zhǎng)至60 d，好果率為80.00％，黃瓜由6 d延長(zhǎng)至12 d，好果率為95.12％。 4．殼聚糖納米SiOx復(fù)合膜對(duì)蚜蟲(chóng)殺蟲(chóng)活性的研究。室內(nèi)毒力實(shí)驗(yàn)：CTS-Fh對(duì)蚜蟲(chóng)有良好的活性，抗蚜蟲(chóng)性能高于CTS(57.41％)，達(dá)到62.93％，提高了15％。田間試驗(yàn)：殼聚糖單膜、殼聚糖復(fù)合膜、殼聚糖復(fù)合-5可維混合液和0

8、.18％阿維農(nóng)藥分別噴施金秋梨果樹(shù)的藥后1-7天，蟲(chóng)口減退率分別為53.04％、68.66％、90.52％和87.60％，該結(jié)果表明殼聚糖復(fù)合膜能夠增強(qiáng)農(nóng)藥的藥效和持續(xù)時(shí)間。 5．殼聚糖納米SiOx復(fù)合膜急性毒性試驗(yàn)研究。對(duì)昆明種二級(jí)小鼠進(jìn)行急性毒性試驗(yàn)，結(jié)果表明：LD50>10.0 g/kg BW，未發(fā)現(xiàn)任何試驗(yàn)動(dòng)物出現(xiàn)中毒表現(xiàn)，未出現(xiàn)動(dòng)物死亡，殼聚糖／納米SiOx屬實(shí)際無(wú)毒范圍。 6．殼聚糖復(fù)合膜農(nóng)藥劑型研究。無(wú)論是室內(nèi)毒力試驗(yàn)，還