非水相酶法制备抗菌吸紫外糖基材料的研究

作     者：何世军 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵光磊;刘加奎

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：混合有机溶剂 脂肪酶 纳米纤维素 吸紫外 抗菌 蔗糖酯 

摘      要：本论文研究了以纳米纤维素为原料,以水杨酸、对氨基苯甲酸、肉桂酸、对甲氧基肉桂酸为酰化剂,在混合溶剂体系中利用固定化脂肪酶将酰化剂对以纳米纤维素为代表的高分子糖基化合物进行酯化改性。研究反应时间、反应温度、酶量、酰化剂摩尔比对酯化反应的影响,从而寻找最优的适合酰化剂的合成反应条件。利用FTIR、C NMR、TGA、UV-Vis-NIR、拉伸试验等现代分析技术对合成产物的理化性质进行表征,研究酶催化反应机理,产物的分子结构、热力学性质和光学性能。将纳米纤维素酯与聚乙烯醇有机结合制备复合薄膜,研究复合薄膜的力学性能和光学性能。同时利用振荡法对合成的纳米纤维素酯进行抗菌试验,研究产物对微生物的生理作用。研究结果表明,在该混合溶剂体系中脂肪酶催化合成纳米纤维素酯的最优反应条件:反应温度50℃,反应时间24h,脂肪酶用量0.15g/g.19g/g,反应摩尔比(酰化剂/纳米纤维素的脱水葡萄糖单元)为4。红外光谱结果表明,产物在1733cm和1731cm出现酯羰基伸缩振动峰;说明在脂肪酶的催化下水杨酸、对氨基苯甲酸、肉桂酸、对甲氧基肉桂酸与纳米纤维素发生了酯化反应。C NMR结果表明,产物分别在δ12436ppm和δ17378ppm出现了两个新的信号峰群,说明产物中存在酯基。热重分析结果表明,纳米纤维素酯的热稳定性比纳米纤维素提高8-10℃。UV-Vis-NIR的研究结果表明,纳米纤维素酯对UVC和UVB可实现完全吸收,而对可见光的透过率降幅分布在10%-25%。纳米纤维素酯/聚乙烯醇复合薄膜对UVC和UVB的吸收良好,但可见光透过率降幅分布在10%-40%。拉伸试验结果表明,纳米纤维素酯/聚乙烯醇复合薄膜的抗拉强度与纳米纤维素酯含量正相关。当纳米纤维素酯含量提升到10.0%时,抗拉强度达到49.5-50.7Mpa,增幅为29.6%-32.7%。抗菌试验结果表明,纳米纤维素酯对细菌类的大肠杆菌和真菌类的白地霉具有明显的抑制作用,并随着纳米纤维素酯量的增加,其抑菌率不断升高。纳米纤维素酯对大肠杆菌的抑菌率为79.92%-91.36%,对白地霉的抑菌率为91.78%-95.89%。最后,以蔗糖为原料,作为低分子糖类化合物的代表,并制备肉桂酸蔗糖酯,以同样方法研究了肉桂酸蔗糖酯的紫外吸收性能和抗菌性能。肉桂酸蔗糖酯的FTIR结果表明在脂肪酶的催化条件下,蔗糖与肉桂酸发生了酯化反应,酯化产物在1731cm出现了酯基伸缩振动峰。肉桂酸蔗糖酯对UVC、UVB完全吸收,而UVA的吸收超过55%;对可见光的透过率超过90%。肉桂酸蔗糖酯对大肠杆菌的抑菌率为97.83%,对白地霉的抑菌率为96.04%。肉桂酸蔗糖酯的保湿效果良好,保水率达到76%。