發(fā)布時間：2022-01-19 20:53

　　隨著人們對環(huán)境資源的日益重視以及對食品質量安全要求的提高,利用天然高分子制成可降解的綠色功能型食品包裝材料越來越受到廣泛的關注。殼聚糖（Chitosan,CS）是一種生物相容性好、可再生、資源豐富的天然多糖類生物大分子,具有優(yōu)良的抗菌、成膜性,是理想的食品包裝用生物質材料之一,但較差的機械力學性能以及阻隔性能,較窄的抗菌譜限制了其在食品包裝領域中的應用。因此,本研究擬通過一種天然抗菌物質迷迭香酸（Rosmarinic acid,RA）對石墨烯的衍生物氧化石墨烯（Graphene oxide,GO）進行功能化改性,合成一種兼具優(yōu)異的增強性能和抗菌性能的雙功能碳基助劑氧化石墨烯/迷迭香酸（GO-RA）,并以此與殼聚糖共混復合制備出高強度、高阻隔、高抗菌性能的殼聚糖基食品包裝材料。具體研究如下:（1）以天然抗菌物質RA對GO進行功能化改性制備出了GO-RA復合材料,采用FTIR、UV-Vis、XRD、TG、SEM和TEM等對其進行表征。結果表明,RA接枝在GO片層上能夠進一步削弱其層間的范德華力,使其層間距增加,這有利于阻止GO的團聚現(xiàn)象,增加其分散穩(wěn)定性;GO-RA與GO相比熱穩(wěn)定性有所降... 

【文章來源】：福建農林大學福建省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

殼聚糖結構式[15]

第一章緒論61.3石墨烯類材料概述石墨烯類材料（GMs）包括石墨烯，氧化石墨烯、還原氧化石墨烯[41]。石墨烯（Graphene）是由碳原子以sp2方式雜化緊密排列,形成六角型蜂窩狀單層二維平面結構，是由英國Manchester大學的兩位科學家Geim和Novoselov于2004年成功地從石墨中剝離而來[42]。石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的最薄的二維材料，其單層層厚約為0.3354nm，是構筑富勒烯（零維結構）、碳納米管（一維結構）和石墨（三維結構）等碳材料的基本單元。石墨烯原子間的作用力很強,每個碳原子分別與周圍最鄰近的其他3個碳原子形成σ鍵，π電子與其它碳原子的π電子形成大π鍵，這種特殊的結構使得石墨烯具有許多優(yōu)異的理化學性質，例如髙導電性、高熱傳導率、高透明度、優(yōu)異的力學性能、高硬度以及大的比表面積和穩(wěn)定的化學性能等[43]，正是因為這些優(yōu)異的特質吸引了研究者們的廣泛關注。理論上石墨烯是只有一個碳原子厚度的二維片層結構,但是在實際研究及應用中,絕對單層的石墨烯很難制備與保存，此外石墨烯結構表面沒有親水基團,難以溶解在水中,而且由于石墨烯片層之間存在范德華力和π-π堆積作用很容易團聚[44],這些缺點嚴重地限制了它在各個領域中的應用。圖1-2石墨烯構筑成富勒稀，碳納米管和石墨的示意圖[45]Fig.1-2Schematicdiagramofgraphenebuildingintofullerene,carbonnanotubesandgraphite1.3.1氧化石墨烯結構與性質石墨烯由于其易團聚和憎水性的缺點，不利于后續(xù)加工以及與其它材料的相互作用，因此，在它的應用過程會利用其氧化形態(tài)，即我們所熟知的氧化石墨烯。氧化石墨烯（GrapheneOxide，GO）是石墨稀的一種衍生物，其結構與石墨烯基本相同，不同的是GO在二維片狀基面的表面和邊緣引進了大量的含

殼聚糖/功能化氧化石墨烯復合膜的制備及其性能研究7氧基團如羥基（-OH）、環(huán)氧基（-C(O)C-）、羧基（-COOH）以及羰基（-C=O）等，這些含氧基團使得石墨烯層間的大π鍵遭到破壞，但同時層間的范德華力也因此而得到削弱，團聚現(xiàn)象得到了減輕，從而表現(xiàn)出與石墨烯完全不同的性質[46,47]。含氧基團破壞了大π鍵，雖然使得GO幾乎完全喪失了導電能力，但是這些含氧基團使得GO具有很強的親水性，彌補了石墨烯憎水性的缺陷；而且這些含氧基團是良好的反應活性位點，可以通過非共價鍵、共價鍵的方式與其他的小分子、大分子、離子以及聚合物等發(fā)生相互作用[48]；另外氧化石墨烯還具有良好的抗菌活性，并且在一定濃度范圍內對哺乳動物細胞表現(xiàn)出無明顯的毒性，具有良好的生物相容性[49]，這些優(yōu)異的性質使得GO在生物醫(yī)學、環(huán)境保護、包裝材料等[50-52]各個領域中被廣泛地應用。圖1-3氧化石墨烯結構示意圖[53]Fig.1-3SchematicdiagramofGOstructure1.3.2氧化石墨烯的制備方法氧化石墨烯一般由石墨經強酸氧化而得，傳統(tǒng)的制備方法主要有Brodie法、Staudenmaier法、Hofmann法和Hummers法[46]。目前氧化石墨烯的制備工藝相對成熟，其中改進的Hummers法[54]采用濃硫酸和磷酸混合后加入高錳酸鉀、石墨粉進行分步氧化反應，得到的氧化石墨經超聲波振蕩剝離，可以在水中均勻分散形成單層的氧化石墨烯水溶液，它的制備過程較為簡單安全，氧化效果好，結構缺陷少，是最常用的一種方法。1.3.3氧化石墨烯的抗菌機理氧化石墨烯是一種新型的綠色廣譜抗菌材料，具有無細菌耐藥性的特點。關于其抗菌機理現(xiàn)在還處于探索階段，一般認為有以下三個理論[55-58]：機械破

【參考文獻】：
期刊論文
[1]生物降解食品包裝材料簡述[J]. 楊陽,王海鵬.  食品安全導刊. 2019(33)
[2]我國綠色包裝材料的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 李瑞娟.  信息記錄材料. 2019(11)
[3]Structure and synthesis of graphene oxide[J]. Ling Sun.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2019(10)
[4]Synthesis, properties, and applications of graphene oxide/reduced graphene oxide and their nanocomposites[J]. ANDrew T.Smith,Anna Marie La Chance,Songshan Zeng,Bin Liu,Luyi Sun.  Nano Materials Science. 2019(01)
[5]殼聚糖在食品領域的應用研究進展[J]. 詹心瑜,馬藝超,高彥祥.  中國食品添加劑. 2018(12)
[6]殼聚糖在食品工業(yè)中的應用[J]. 畢繼才,姜宗伯,張亞征,梁壯壯,江海洋.  河南科技學院學報(自然科學版). 2018(05)
[7]殼聚糖/綠球藻多糖復合膜的制備及性能研究[J]. 孫彥峰,羅愛國,馮佳,呂俊平,劉琪,南芳茹,謝樹蓮.  食品與發(fā)酵工業(yè). 2019(05)
[8]殼聚糖食品包裝膜研究進展[J]. 王子璇,謝晶,薛斌,邵則淮,甘建紅,孫濤.  食品工業(yè)科技. 2019(06)
[9]殼聚糖的抗菌能力研究進展[J]. 付俊鋒,毛國梁.  化工科技. 2018(04)
[10]氧化石墨烯復合材料在包裝領域應用的研究進展[J]. 孫瑋婧,徐淑艷,田雯雯,謝靜怡,武亞敏.  包裝工程. 2018(11)

博士論文
[1]石墨烯基納米復合材料的合成與抗菌性能研究[D]. 趙榮濤.中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院 2017
[2]氧化石墨烯復合材料的制備及其吸附與抗菌性能研究[D]. 李平.吉林大學 2017
[3]明膠—殼聚糖基可生物降解膜的制備、結構與性能研究[D]. 宋慧君.鄭州大學 2015
[4]大豆分離蛋白抑菌膜性能評價及抑菌劑釋放研究[D]. 陳默.江南大學 2010

碩士論文
[1]米渣蛋白膜的制備及其性能表征[D]. 沈凱青.福建農林大學 2018
[2]氧化石墨烯/甜菜堿納米復合材料的制備及性質的研究[D]. 蘇迪.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[3]殼聚糖/淡竹葉提取物復合膜的性能及其在油炸胖頭魚貯藏中的應用研究[D]. 王健.吉林農業(yè)大學 2017
[4]鰱魚皮明膠性質分析、改性及可食性明膠復合膜的制備[D]. 李越.華中農業(yè)大學 2016
[5]氧化石墨烯復合材料對病原菌的抗菌效應研究[D]. 孫龍.華中農業(yè)大學 2016
[6]肉桂醛/殼聚糖抗菌膜的性能及其在生鮮豬肉保鮮中的應用[D]. 曾少甫.暨南大學 2016
[7]氧化石墨烯及其二氧化硅負載藥物增強抗耐藥細菌活性及其機理研究[D]. 陳旭.暨南大學 2016
[8]殼聚糖基復合膜的制備、性能及應用[D]. 王亞珍.上海海洋大學 2015
[9]木薯淀粉/聚乙烯醇/殼聚糖生物降解薄膜制備及性能研究[D]. 安永超.河北農業(yè)大學 2015
[10]氧化石墨烯基磁性熒光多功能復合納米材料的研究[D]. 黃磊.重慶理工大學 2015



本文編號：3597544