【摘要】：為通過生物循環(huán)途徑減少傳統(tǒng)合成包裝材料帶來的污染,人們對選用生物來源且具有良好成膜特性的可降解聚合物的需求日益增大。本論文旨在使用新型塔拉膠材料來制備可食用膜,并通過殼聚糖納米粒來增強(qiáng)使適合于活性包裝應(yīng)用。 本文首先優(yōu)化了塔拉膠(TG)的成膜條件。研究了多元醇類增塑劑種類及濃度對塔拉膠膜熱機(jī)械、物化及阻隔性能的影響。多元醇選擇具有不同分子量及氧原子數(shù)的甘油、山梨醇及聚乙二醇-400,濃度范圍為0.075-0.3g/tara gum g。結(jié)果表明：抗拉強(qiáng)度和斷裂延伸率隨著增塑劑的分子量或氧原子數(shù)的增加而降低。對于機(jī)械性能甘油表現(xiàn)最佳(抗拉強(qiáng)度：45Mpa；延伸率：16-44%)；對于水汽阻隔性能山梨醇表現(xiàn)最佳(水蒸汽透過率：0.24-0.34g mm m-2h-1kPa-1);聚乙二醇-400對塔拉膠沒有增塑作用,且有一定程度的負(fù)面作用。FTIR結(jié)果顯示塔拉膠無結(jié)構(gòu)變化。動態(tài)機(jī)械性能分析(DMA)表明增塑劑的加入會降低塔拉膠的玻璃化轉(zhuǎn)變和熔融溫度,其中甘油和聚乙二醇-400的影響最大。證實了增塑劑的加入會通過減弱聚合物鏈之間相互作用來提高塔拉膠膜基質(zhì)的可移動性從而表現(xiàn)為玻璃化轉(zhuǎn)變和熔融溫度的降低。 殼聚糖(CS)—多聚磷酸鈉(TPP)納米粒作為一種有潛力的可食用膜納米填料,其形成基于殼聚糖分子的陽離子氨基及多聚磷酸鈉分子的陰離子磷酸根之間的離子交聯(lián)作用�？疾炝薈S濃度、CS分子量、TPP濃度、離子強(qiáng)度和pH值對CS納米粒粒徑、多分散系數(shù)(PDI)、ζ-電位的影響。此外,離心及超聲處理能夠進(jìn)一步控制所得CS納米粒的大小。結(jié)果表明：不同CS:TP比例下通過調(diào)節(jié)相應(yīng)CS的濃度可使得納米粒粒徑低于120nm; NaCl稀溶液能夠使得粒徑下降25%且降低PDI；適度的超聲處理能夠使得粒徑下降50%左右,但長時間的超聲反而會導(dǎo)致納米粒的裂解；透射電鏡顯示了不同制備條件下CS納米粒表觀形態(tài)的差異。因此,CS納米粒的大小可以通過合適的條件來得到有效的控制。 在CS納米粒的制備過程中為了得到較小的粒徑,常常需要調(diào)節(jié)CS溶液的pH值。當(dāng)調(diào)節(jié)CS溶液pH值時NaOH會與溶解CS所用的醋酸之間發(fā)生酸堿中和反應(yīng)形成醋酸鈉(NaOAc),故有必要單獨研究NaOAc對TG膜機(jī)械性能和物化性質(zhì)的影響。除斷裂延伸率外NaOAc的添加會減弱所有的物化性質(zhì)。當(dāng)添加20%的NaOAc時TG膜的抗拉強(qiáng)度下降了約80%而鍛煉延伸率上升了約93%。此外,隨著NaOAc比例的增加水分含量逐漸升高到13.19%。NaOAc的親水吸濕特性能夠減弱相鄰大分子鏈之間的相互作用使得更多的水分子能夠穿透,從而提高了水溶性及水蒸汽透過率。結(jié)果表明：NaOAc在TG膜中起到類似于甘油的增塑作用,且對抗拉強(qiáng)度的減弱作用大于甘油。 最后,將不同濃度的CS及CS納米粒分別添加到TG膜中,比較了抗菌性能、熱機(jī)械性能、物化性質(zhì)及阻隔性能之間的差異。實驗利用熱重分析測定了膜的熱穩(wěn)定性；紅外和X射線衍射測定各物質(zhì)之間的相互作用和相容性；原子力顯微鏡和掃描電鏡分析膜的微觀結(jié)構(gòu)。CS納米粒的加入改善了膜的機(jī)械、物化和阻隔性能�？估瓘�(qiáng)度提高了35.73%MPa,斷裂延伸率下降了7.21%；水溶性及水汽透過率分別下降了74.3%和22.7%。相較于CS,結(jié)構(gòu)致密緊湊的CS納米粒能更好地降低TG膜基質(zhì)中的自由體積,阻止了水分的擴(kuò)散,從而降低了水分含量。另,微觀結(jié)構(gòu)分析表明CS納米粒于膜中均勻分散,膜表面的粗糙度相應(yīng)增加。然而,相較于CS納米粒,結(jié)構(gòu)疏松的CS在膜中表現(xiàn)出較優(yōu)的抗菌性能。含有CS納米粒的TG膜對金黃色葡萄球菌抗菌效果優(yōu)于大腸桿菌,且抗菌效果都會在最大濃度時由于聚集而降低。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TS206.4;TB383.1

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