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(yù)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(duì)象,在其6位O-、2位N-上分別進(jìn)行化學(xué)修飾引入了親水基團(tuán)或抗菌、抗氧化基團(tuán),通過FTIR和NMR譜圖表征目標(biāo)

2、化合物后,測(cè)試了它們對(duì)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(cè)試了CMC對(duì)香菇和南美白對(duì)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(shí)間各因素對(duì)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(shí)間為3小時(shí),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(shí)間對(duì)烷基化反應(yīng)的影響,通過控制烷基化反應(yīng)時(shí)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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)其取代度高于42.8％時(shí)才能溶于水,其溶液澄清透明。分別測(cè)試了殼聚糖及其衍生物對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿

4、菌的抑菌效果,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)取代度為88％的O-羧甲基殼聚糖對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑制效果增強(qiáng)。
　　 2、香菇保鮮實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度,降低失重率,保持硬度,延緩營(yíng)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(gè)低O2、高CO2濃度的環(huán)境,抑制香菇呼吸

6、作用,減少果實(shí)內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和呼吸基質(zhì)的消耗,從而延長(zhǎng)了香菇的貯藏時(shí)間。
　　 3、南美白對(duì)蝦實(shí)驗(yàn)表明:O-羧甲基殼聚糖對(duì)南美白對(duì)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(duì)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