殼聚糖的分子修飾及其生物涂膜保鮮研究.pdf

1、殼聚糖是天然、無毒、可生物降解的高分子化合物,是目前自然界中唯一發(fā)現(xiàn)帶正電荷的食物纖維,具有現(xiàn)今食物不具備的生理功能,被譽為人體健康所必須的第六生命要素,具有優(yōu)異的吸附性、成膜性、通透性、成纖性、吸濕性、保濕性和抗菌性而應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。然而,殼聚糖的某些特性(如水溶性性較差)在一定程度上限制了它的廣泛應(yīng)用。本論文以殼聚糖為研究對象,在其6位O-、2位N-上分別進行化學(xué)修飾引入了親水基團或抗菌、抗氧化基團,通過FTIR和NMR譜圖表征目標

2、化合物后,測試了它們對金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和大腸桿菌(E.coli)的抑制效果,篩選出具有優(yōu)異抗菌效果的殼聚糖衍生物:O-羧甲基殼聚糖(CMC),N,N,N-三甲基殼聚糖(TMC),最后測試了CMC對香菇和南美白對蝦的保鮮效果。主要結(jié)論如下:
　　 1、考察了氫氧化鈉濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間各因素對O-羧甲基取代反應(yīng)的影響,確定了最佳O-羧甲基化反應(yīng)的條件為:氫氧化鈉的濃度50％,反應(yīng)溫度

3、60℃、反應(yīng)時間為3小時,殼聚糖與氯乙酸質(zhì)量比為1.0:2.5,最終得到了取代度為88％,黏均分子量為3.5×10-5水溶性良好的O-羧甲基殼聚糖。采用二步反應(yīng)法,考察了反應(yīng)時間對烷基化反應(yīng)的影響,通過控制烷基化反應(yīng)時間得到了取代度從27.5％到91.7％的N,N,N-三甲基殼聚糖,NMR譜圖表明未發(fā)生O-甲基取代反應(yīng),水溶性實驗發(fā)現(xiàn)當其取代度高于42.8％時才能溶于水,其溶液澄清透明。分別測試了殼聚糖及其衍生物對金黃色葡萄球菌和大腸桿

4、菌的抑菌效果,實驗發(fā)現(xiàn)取代度為88％的O-羧甲基殼聚糖對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的的最低抑菌濃度分別為:0.3906mg/mL、0.1953 mg/mL;取代度為91.7％的N,N,N-三甲基殼聚糖對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的最低抑菌濃度分別為:0.1953 mg/mL、0.3906 mg/mL。O-羧甲基殼聚糖對大腸桿菌的抑制效果要好于金黃色葡萄球菌,而N,N,N-三甲基殼聚糖對金黃色葡萄球菌則具有有更有效的抑制效果。隨著取代度的升高

5、,O-羧甲基殼聚糖和N,N,N-三甲基殼聚糖對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑制效果增強。
　　 2、香菇保鮮實驗表明:濃度1.0％,取代度88％的O-羧甲基殼聚糖涂膜處理香菇能有效地抑制香菇的呼吸強度,降低失重率,保持硬度,延緩營養(yǎng)物質(zhì)的損失,抑制PPO活力。這可能由于香菇經(jīng)CMC涂膜處理后,CMC在菇體表面形成的一層薄膜阻止了香菇水分蒸發(fā)和病菌侵入,調(diào)節(jié)香菇內(nèi)外氣體交換,在香菇內(nèi)形成了一個低O2、高CO2濃度的環(huán)境,抑制香菇呼吸

6、作用,減少果實內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和呼吸基質(zhì)的消耗,從而延長了香菇的貯藏時間。
　　 3、南美白對蝦實驗表明:O-羧甲基殼聚糖對南美白對蝦同樣具有優(yōu)異的保鮮效果,1.5％的O-羧甲基殼聚糖涂膜比1.0％O-羧甲基殼聚糖和殼聚糖(1.0％,1.5％)更有利于保持南美白對蝦的品質(zhì)(P＜0.05),抑制總菌落數(shù)和揮發(fā)性鹽基氮的增加,延緩pH的上升及由微生物代謝和自身酶代謝引起的腐敗變質(zhì)。1.5％的濃度取代度為88％的O-羧甲基殼聚糖涂膜處理的南