壳聚糖-纳米TiO2复合涂膜的制备和性能研究
果蔬采后贮藏过程中，由于衰老和腐烂而导致品质劣变，这不仅造成严重的经济损失，而且对人类的健康具有潜在的危害。近年来，利用有机材料和无机纳米材料开发适合果蔬保鲜的有机/无机复合材料受到了广泛关注。本文首先利用离子交联法制备纳米壳聚糖，并对其表面形貌、热稳定性能和抗菌性能进行分析。接着对含有不同浓度纳米TiO2的壳聚糖基复合涂膜的物理性能和抗菌性能进行考察，最后研究LED光催化条件下，壳聚糖-纳米TiO2-纳米壳聚糖复合涂膜液的抗菌性能。主要得到以下结论： （1）响应曲面分析法优化得到纳米壳聚糖的最佳制备工艺为：壳聚糖浓度为0.76mg?mL-1，三聚磷酸钠浓度为0.77mg?mL-1，壳聚糖与三聚磷酸钠的体积比为4.11∶1，壳聚糖溶液的pH值为5.0。此条件下，纳米壳聚糖的粒径为119.2nm，Zeta电位为22.8mV。利用显微镜、纳米粒度仪和热重分析仪对纳米壳聚糖进行表征，结果表明，纳米壳聚糖大小较均匀、呈规则的球形且热性能稳定。 （2）纳米壳聚糖与牛血清白蛋白（BSA）相互作用，在278nm处有强吸收峰，且随着纳米壳聚糖浓度的增加，峰的强度逐渐增强。抗细菌实验表明，纳米壳聚糖对大肠杆菌（E.coli）和金黄色葡萄球菌（S.aureus）具有相同的最小抑菌浓度和最小杀菌浓度，分别为0.625和1.25mg?mL-1；当纳米壳聚糖浓度高于0.6mg?mL-1时，E.coli和S.aureus的生长被完全抑制；对比壳聚糖和纳米壳聚糖的抑菌发现，纳米壳聚糖对细菌细胞膜破坏作用更强；荧光光谱分析表明，纳米壳聚糖浓度的增加能够使细菌细胞膜蛋白荧光强度增强。抗霉菌实验表明，纳米壳聚糖对青霉菌（P.steckii）的最小抑菌浓度为5mg?mL-1；菌丝生长抑制实验表明，纳米壳聚糖对P.steckii的抑制作用强于米曲霉（A.oryzae）；纳米壳聚糖可导致P.steckii和A.oryzae菌丝细胞膜渗透性发生改变，菌丝内电解质泄漏。 （3）不同浓度纳米TiO2粒子制备的复合膜，利用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）对其物理性能进行表征，结果表明，纳米TiO2粒子与壳聚糖结合形成复合膜。纳米TiO2浓度为0.05%的复合涂膜热性能稳定。抗菌实验结果表明，当纳米TiO2浓度为0.05%和0.09%时，壳聚糖-纳米TiO2复合涂膜对E.coli和S.aureus表现出较强的抗菌活性，此时产生的抑菌圈最大，分别为11.37±0.76mm和13.55±0.35mm。当纳米TiO2浓度为0.05和0.01%时，壳聚糖-纳米TiO2复合膜分别对P.steckii和A.oryzae产生轻微的抑制作用。 （4）LED光催化壳聚糖-纳米TiO2-纳米壳聚糖复合涂膜液，定性抗菌实验结果表明，LED光照射后，复合涂膜液均表现出一定的光催化抗菌作用，在无光照条件下，复合涂膜液中的壳聚糖、纳米壳聚糖和纳米TiO2具有协同抗菌作用。定量结果显示，复合涂膜液对S.aureus均表现出完全杀灭作用，当红光和蓝光组合且纳米TiO2含量为0.05%时，复合涂膜液对E.coli的杀菌率最高，达到92.47%。红光、蓝光和红光+蓝光处理组对E.coli抑菌圈大小分别为11.91mm、12.25mm和14.03mm。光催化复合膜对E.coli表现出较S.aureus强的抗菌作用。红光+蓝光组合处理120h后，复合涂膜液对P.steckii和A.oryzae两种真菌的菌落大小分别为4.7mm和54.8mm，初步确定红光+蓝光组合光对催化复合涂膜液抗菌作用较好。
纳米壳聚糖;壳聚糖-纳米二氧化钛;复合涂膜;结构表征;光催化;抗菌性能
西华大学
硕士
食品科学与工程
邢亚阁
2019
中文
TS255.3
2020-04-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）