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羧甲基壳聚糖胶束的制备及其性能研究

羧甲基壳聚糖胶束的制备及其性能研究

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作者：彭巧梅武汉大学

学位级别：硕士

聚合物胶束可在水溶液中自组装成三维结构,疏水部分所形成的内芯可提供足够的空间用于封装各种疏水药物,外壳用于保护疏水物质不受环境刺激,体系保留了大量的水分子,可以提高疏水物质在水中的溶解性和稳定性。因此,聚合物胶束通过自组... 详细信息

聚合物胶束可在水溶液中自组装成三维结构,疏水部分所形成的内芯可提供足够的空间用于封装各种疏水药物,外壳用于保护疏水物质不受环境刺激,体系保留了大量的水分子,可以提高疏水物质在水中的溶解性和稳定性。因此,聚合物胶束通过自组装在食品、医药化妆品、包装等领域具有广泛的应用前景。羧甲基改性的壳聚糖保留了壳聚糖大部分生物性能,并且溶解不受ph环境限制,含有丰富的活性位点如:―COOH、―NH2、―OH,但不能在低浓度（0.042 mg/m L）下仍保持核壳结构,以羧甲基壳聚糖（CMCS）为原料,采用1-乙基-3-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）作为催化剂在分子链接枝油酸合成两亲性聚合物,并探究不同原料添加比对两亲性壳聚糖的自组装行为的影响,负载ph色素制备比色型传感器在新鲜度指示剂方面的应用;负载天然生物活性成分β-胡萝卜素,对比包覆前后稳定性的差异,为其食品应用领域提供一种新的研究思路。主要研究内容如下:（1）用EDC活化油酸（OA）,NHS维持活性,通过酰化反应接枝到CMCS分子链上,得到羧甲基壳聚糖胶束（CMCS-graft-OA）,并按羧甲基壳聚糖单元和油酸的摩尔比为1:0.5、1:1、1:1.5、1:2制备4种接枝度不同的羧甲基壳聚糖胶束,探讨不同摩尔比制备CMCS-graft-OA在水溶液中的自组装行为,结果表明:羧甲基壳聚糖胶束临界胶束浓度范围为7.59-1.40 ug/m L,在水中自组装成粒径为311.8-179.0 nm的球形胶束,表面带负电荷,物理稳定性好,可有效的作为疏水物质的载体。（2）选取水溶解性最佳,按羧甲基壳聚糖单元和油酸的摩尔比为1:0.5制备的两亲性聚合物为载体,包覆ph色素（溴百里酚蓝、甲基红）用于制备新鲜度指示剂用于鲜切果蔬方面。实验设置了不同投料比（ph色素与胶束质量比成10%、15%、20%、25%、30%）和不同浓度（0.1 mg/m L和1 mg/m L）CMCS-graft-OA纳米胶束用于包覆ph色素,结果表明:投料比在15%-25%之间对ph色素包封效率较高,1 mg/m L CMCS-graft-OA胶束溶液对溴百里酚蓝和甲基红最大的包封效率分别为64.38%、45.60%,其中溴百里酚蓝、甲基红在水中的溶解度最高为88.08 ug/m L、60.36 ug/m L,都提到～20倍,将ph色素/CMCS-graft-OA用于指示鲜切猕猴桃新鲜度变化,颜色随猕猴桃品质变化而发生改变（绿色变为橙色）,且CMCS-graft-OA两亲性聚合物作为ph色素载体,能保留大量水分子促使二氧化碳溶解,形成碳酸,促使被包覆在胶束中的ph色素的颜色发生改变,且胶束内核对ph色素有富集的作用,因此该体系中疏水性ph敏感色素颜色变化比在乙醇溶液中更快。（3）脂溶性β-胡萝卜素通过物理包埋法负载于胶束疏水腔内,以提高β-胡萝卜素的水溶性和稳定性,β-胡萝卜素最佳投入浓度为45 ug/m L,包覆率最高为72%,动态光散射DLS测得负载量影响CMCS-graft-OA粒径,且负载量越高粒径越大,研究了环境因素对β-胡萝卜素/CMCS-graft-OA纳米粒子物理稳定性的影响,结论发现:CMCS-graft-OA有良好的抗热、酸度、离子强度、紫外线的稳定性;β-胡萝卜素/CMCS-graft-OA复合物在高酸性环境下不稳定,因为CMCS-graft-OA带负电荷,在接近等电点的ph值下容易发生凝聚。采用DPph法测定β-胡萝卜素的抗氧化活性,β-胡萝卜素/CMCS-graft-OA纳米胶束与游离β-胡萝卜素的抗氧化性提高;CMCS-graft-OA有望作为一种脂溶性物质的稳定载体,应用于食品和化妆品行业。

关键词：聚合物胶束 ph色素 β-胡萝卜素传感器

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