静电纺丝氧化多糖纳米纤维的席夫碱交联及应用研究

作     者：田茹 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄卉

授予年度：2024年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 070205[理学-凝聚态物理] 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）] 080502[工学-材料学] 083201[工学-食品科学] 0702[理学-物理学] 

主      题：静电纺丝 氧化多糖 席夫碱交联 抗菌包装 抗氧化包装 

摘      要：静电纺丝技术是利用高压电场力使聚合物溶液带电,当电场足够强时,这些聚合物分子会被拉伸成细长的纤维,最终落到接收器上形成纤维结构。由于形成的纤维具有极高的比表面积和可调的孔隙率,被广泛应用在生物医学、食品包装、材料科学等领域。 天然多糖中的普鲁兰多糖和壳聚糖由于其具有良好的生物活性和降解性具备抗菌、抗炎等功效被广泛应用在食品药品领域。然而这两种多糖自身存在溶解性差、机械强度差等缺陷,限制了其应用。 为了解决以上问题,我们利用高碘酸钠将普鲁兰多糖和壳聚糖氧化产生醛基,使两种天然多糖转变为醛基化多糖。利用双醛普鲁兰多糖和双醛壳聚糖中的醛基与蛋白质中的氨基发生席夫碱反应来改善这两种聚合物的溶解性、力学性能、稳定性等。本研究利用静电纺丝技术和席夫碱交联手段制备两种了氧化多糖纳米纤维膜,并对它们的各项性能和实际应用性进行了研究。 1.制备了双醛普鲁兰多糖纳米纤维膜与溶菌酶发生席夫碱交联。实验结果发现交联后的纳米纤维膜PDA-d-LZ的各项性能最佳。首先交联改变了纳米纤维膜的水稳定性,在10 min时纤维膜的质量损失从100%降低到12.98%,是交联前的7.7倍。其次交联使纤维膜机械性显著增强,拉伸强度由原来的0.12MPa增加到1.95 Mpa。最后交联使纳米纤维膜拥有优异的抗菌活性,对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抑制率可达97.51%和97.65%。该纳米纤维膜也成功应用在对蓝莓的贮藏中,证实了其在抗菌食品包装方面的潜力。 2.制备了双醛壳聚糖/明胶/茶多酚复合纳米纤维膜。利用双醛壳聚糖与明胶发生席夫碱反应,实验首先优化了双醛壳聚糖与明胶的添加比例,其次探究了茶多酚的加入对交联后纳米纤维膜的影响。实验发现当双醛壳聚糖与明胶的添加比例为2:1时复合纳米纤维膜具备极高的水稳定性,质量损失由100%降到17.25%。同时纤维膜机械性能有所增强,最大拉伸强度由0.354 MPa提升至1.419 MPa。通过DPPH分析发现交联后的复合纳米纤维膜自由基清除率最高可达68.07%,表明茶多酚成功负载在纳米纤维膜中,并且即使在交联后依然具有很高的抗氧化活性。制备的双醛壳聚糖/明胶/茶多酚复合纳米纤维膜可作为一种新的抗氧化食品包装材料来维持水果的新鲜度和货架期。