具有抗菌功能的殼聚糖復合膜研究及應用.pdf

1、殼聚糖(CTS)是一種天然多糖類生物大分子，具有多種優(yōu)良的功能性質和潛在的應用價值，其中最為引人關注的特性就是成膜性和抗菌防腐作用，這兩種獨特性質使其廣泛應用于農藥載體、涂膜保鮮、可食膜載體、生物可降解用膜等領域。但是，由于目的不同而對殼聚糖膜性質和功能具有不同的要求，殼聚糖由于分子結構的特點，其單膜對果蔬涂膜保鮮時，存在保水率較低的缺點，果實易失水焉萎，同時，抗菌防腐也達不到保鮮的要求，難以滿足室溫下果蔬保水保鮮的要求；當作為農藥膜劑

2、型的載體應用時，殼聚糖單膜的機械性能較弱，易龜裂、易破碎。上述殼聚糖的缺陷是其自身的結構和性質所致，拓寬殼聚糖的應用關鍵在于改善和提高其膜材的抑菌性能、保水率和機械強度。納米氧化硅(SiOx)是一種無毒、無味、無污染的白色粉末非金屬材料，是目前有機材料改性中應用最為廣泛的無機納米材料之一，其粒子粒徑減小至納米級會產生一系列特殊的效應。因此，利用納米SiOx對殼聚糖進行改性，提高殼聚糖膜的強韌性和抑菌殺蟲性、改善透水率和透氣性，并將改性后

3、的殼聚糖納米SiOx復合膜應用于果蔬的采摘前后，使生長期的果蔬得到病蟲害防治和采摘后的果蔬得到貯藏保鮮。本研究主要內容和結論如下。 1．殼聚糖納米SiOx復合膜性能的研究。利用納米SiOx對殼聚糖進行改性，得到殼聚糖納米SiOx復合膜(CTS-Fh)，并對涂膜結構進行紅外光譜(IR)、X射線衍射(XRD)和電鏡透射(TEM)等表征。結果表明：CTS-Fh中殼聚糖與SiOx粒子表面的大量羥基存在強烈的氫鍵相互作用，使其拉伸強度、斷裂伸長率

4、和直角撕裂強度較殼聚糖單膜分別提高了63.29％，45.38％和11.58％。同時，CTS-Fh的透光率和透氣性等性能也得到改善，復合膜性能優(yōu)于簡單膜。 2．殼聚糖納米SiOx復合膜抑菌活性的研究。殼聚糖納米SiOx復合膜(CTS-Fh)與殼聚糖單膜(CTS)抑菌實驗表明：CTS-Fh對細菌如革蘭氏陰性菌大腸桿菌(Escherichia coli.)和革蘭氏陽性菌枯草芽孢桿菌(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CTS-Fh對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復合膜涂膜保鮮的應用研究。以透水率最小化為目標函

6、數，采用二次回歸旋轉正交組合試驗設計方法，建立單指標二次回歸模型，得到殼聚糖納米SiOx保鮮復合涂膜最佳配方，并對金秋梨和黃瓜進行室溫下涂膜保鮮，分別測試室溫條件下失水率、維生素C、呼吸強度、多酚氧化酶(PPO)、過氧化酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、好果率和保鮮時間。同時，分析了殼聚糖復合膜對金秋梨表皮形貌的影響，研究結果表明：當復合膜中殼聚糖用量1.547 g、SiOx用量0.028 g、單甘酯用量0.015 g時，殼聚糖復

7、合膜較殼聚糖單膜的透水率降低了73.13％；室溫下果蔬保鮮時間得到明顯延長，各項指標得到改善和提高，其中金秋梨由20 d延長至60 d，好果率為80.00％，黃瓜由6 d延長至12 d，好果率為95.12％。 4．殼聚糖納米SiOx復合膜對蚜蟲殺蟲活性的研究。室內毒力實驗：CTS-Fh對蚜蟲有良好的活性，抗蚜蟲性能高于CTS(57.41％)，達到62.93％，提高了15％。田間試驗：殼聚糖單膜、殼聚糖復合膜、殼聚糖復合-5可維混合液和0

8、.18％阿維農藥分別噴施金秋梨果樹的藥后1-7天，蟲口減退率分別為53.04％、68.66％、90.52％和87.60％，該結果表明殼聚糖復合膜能夠增強農藥的藥效和持續(xù)時間。 5．殼聚糖納米SiOx復合膜急性毒性試驗研究。對昆明種二級小鼠進行急性毒性試驗，結果表明：LD50>10.0 g/kg BW，未發(fā)現任何試驗動物出現中毒表現，未出現動物死亡，殼聚糖／納米SiOx屬實際無毒范圍。 6．殼聚糖復合膜農藥劑型研究。無論是室內毒力試驗，還