甲殼素微納功能載體的構(gòu)建與性能研究.pdf

1、甲殼素，自然界中儲(chǔ)量僅次于纖維素的第二大多糖，廣泛來源于食品加工廢棄物蝦蟹殼。但其難溶性導(dǎo)致過去直接基于甲殼素的研究甚少，近年來一系列新溶劑的發(fā)現(xiàn)為甲殼素的研究提供了新思路。甲殼素新材料的創(chuàng)制可為提升甲殼素等農(nóng)產(chǎn)品附加值提供一定參考。本文主要研究了基于堿尿素體系溶解甲殼素新材料的制備及其性質(zhì)應(yīng)用，主要包括甲殼素微球的制備及其在食品環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用，甲殼素膜材料的制備及其在催化劑載體及食品包裝等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用，納米甲殼素的制備及其食品乳化

2、方面的應(yīng)用。主要研究結(jié)果如下:
　　1.常規(guī)納米甲殼素的制備需要在強(qiáng)酸，高溫，高壓均質(zhì)能劇烈條件下制備，耗能或者產(chǎn)率較低，因此需尋找替代方法克服以上問題。研究發(fā)現(xiàn)原始α甲殼素不能被超聲分散，而α甲殼素堿尿素體系溶解再生后在超聲作用下很容易被分散，因其分子間作用力大大減弱。含結(jié)晶區(qū)與非結(jié)晶區(qū)的超聲分散再生甲殼素能穩(wěn)定水包油乳液，且超聲時(shí)間越長，納米甲殼素平均粒徑越小，結(jié)晶度越低，乳化能力越強(qiáng)，長時(shí)間超聲再生甲殼素能穩(wěn)定高內(nèi)相乳液，所

3、制備乳液具有較好的穩(wěn)定性，能耐極端pH及80℃以下高溫環(huán)境。
　　2.通過溶解再生方法制各了甲殼素膜，甲殼素膜具有高阻氣，高機(jī)械強(qiáng)度性能，然而功能單一限制了其被應(yīng)用于更廣泛領(lǐng)域，因此需要對其改性以拓寬甲殼素膜的應(yīng)用領(lǐng)域。甲殼素與單寧酸之間具有較強(qiáng)的相互作用，能通過界面組裝方法組裝單寧酸至甲殼素膜中，組裝膜對革蘭氏陽性菌及革蘭氏陰性菌的抑菌效果顯著增強(qiáng)，且抗氧化效果也顯著增強(qiáng)，其抗氧化及抗菌效果均隨組裝單寧酸量的增加而增加。氫鍵及疏

4、水相互作用為界面組裝主要驅(qū)動(dòng)力，根據(jù)langmuir方程計(jì)算甲殼素膜最大組裝單寧酸量為1180mg/g。另外，組裝膜中甲殼素單寧酸之間相互作用導(dǎo)致甲殼素膜機(jī)械性能增強(qiáng)，水蒸氣透過率降低。
　　3.通過溶解再生方法制備的甲殼素膜為多孔結(jié)構(gòu)，是無機(jī)納米材料的較好載體，通過原位合成方法引入納米材料制備有機(jī)無機(jī)材料能擴(kuò)大甲殼素的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)也能利用甲殼素網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)控制無機(jī)納米材料尺寸，解決無機(jī)納米材料難回收，易造成二次污染等問題。通過溶解

5、再生方法制備了甲殼素石墨烯復(fù)合膜，并在甲殼素石墨烯網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中原位還原制備了氧化亞銅納米顆粒，甲殼素石墨烯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能固定氧化亞銅，并在制備過程中控制氧化亞銅形貌及尺寸。甲殼素氧化亞銅對甲基橙有一定降解效果，且甲殼素網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較好地保留了氧化亞銅的催化活性位點(diǎn)，導(dǎo)致其催化效率隨甲基橙濃度增加而增加。另外，石墨烯的引入，因其具備較好的光電子傳遞能力，能在催化降解過程中更好的保護(hù)氧化亞銅活性位點(diǎn)免遭破壞，從而能降解90％以上有機(jī)染料，極大地增強(qiáng)了

6、氧化亞銅的催化效果。所制備復(fù)合材料在水處理領(lǐng)域具有潛在用途。
　　4.傳統(tǒng)殼聚糖微球需要在有毒交聯(lián)劑戊二醛或較貴交聯(lián)劑京尼平交聯(lián)下形成，限制了其在食品領(lǐng)域的應(yīng)用，因此尋找綠色方法制備甲殼素微球意義顯著。通過乳液模板法成功制備了不同粒徑(1010μm，750μm，490μm，280μm)新型甲殼素微球及磁性甲殼素微球，并在部分脫乙酰磁性甲殼素微球中在戊二醛交聯(lián)作用下固定了α淀粉酶，所固定酶表現(xiàn)出良好穩(wěn)定性及重復(fù)使用性。在磁性甲殼素微

7、球中原位制備了納米金，甲殼素微球控制了納米金尺寸防止納米金聚集（納米金尺寸為5左右），并對模型化合物4-硝基酚表現(xiàn)出較好的催化性能及重復(fù)使用性能。利用磁性甲殼素微球在堿性條件下能與活性染料發(fā)生親核取代反應(yīng)，在磁性甲殼素微球中引入了帶負(fù)電荷的磺酸基團(tuán)，進(jìn)而表現(xiàn)出對陽離子染料較好的吸附性能。
　　5.花青素穩(wěn)定性不好，生物利用率有限，尋找合適載體保護(hù)并靶向遞送花青素至結(jié)腸是一種提高其生物利用率方式。研究發(fā)現(xiàn)通過乳液模板法成功制各的粒徑