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天然普鲁兰多糖经分子修饰可制得新型改性食品包装膜,并作为食品包装材料解决当前天然多糖食品包装材料抗菌性能差及非天然化学高分子食品包装材料浸润毒性高、不易降解等实际问题,从而实现性能优势互补。本研究选定具有高阻气性能普鲁兰多糖为原料,对其进行二次化学分子修饰,设计合成出多系列抗菌双胺胺化聚醛普鲁兰多糖,并将其与成膜性较优的天然海藻酸钠、壳聚糖共混复合、创新组装制备获得新型具有特征性能的抗菌普鲁兰多糖食品包装膜。研究目标复合食品包装膜的红外光谱性质、膜厚、膜表面形貌、水蒸气阻制、光辐射阻制、力学拉伸及抗菌等材料学性能,并进行较为深入的构效关系比较分析研究。本课题研究为开发新型抗菌普鲁兰多糖食品包装材料提供理论依据,为绿色、安全、可降解食品包装材料的研制提供新思路,并为天然高分子多糖在食品包装领域的深加工与利用提供了实验基础。主要研究内容如下: 首先以高阻气性能天然普鲁兰多糖为原料,采用两步法自主合成多系列新结构化合物:1)通过高碘酸钠氧化向其普鲁兰多糖表面引入可与亲核试剂发生亲核加成反应的活性醛基(-C=O-),获得聚醛普鲁兰多糖(OxPullulan);2)分别以脂肪族双胺己二胺(HMDA)、肼类双胺己二酸二酰肼(ADH)、烯胺类双胺二乙烯三胺(DETA)作为连接手臂还原胺化接枝于聚醛普鲁兰多糖分子表面,生成具有稳定-C-N-结构,且携带活性氨基的二胺类普鲁兰多糖衍生物——抗菌双胺胺化聚醛普鲁兰多糖。采用FT-IR、1HNMR、XRD和TG-DTA等基本结构表征手段对目标双胺胺化聚醛普鲁兰多糖进行结构表征分析,它们分别是:己二胺胺化聚醛普鲁兰多糖(HMDA-OxPullulan)、己二酸二酰肼胺化聚醛普鲁兰多糖(ADH-OxPullulan)、二乙烯三胺胺化聚醛普鲁兰多糖(DETA-OxPullulan)。 采用超声均一化辅助溶液流延法,将多系列新结构抗菌双胺胺化聚醛普鲁兰多糖(HMDA-OxPullulan,ADH-OxPullulan,DETA-OxPullulan)通过分子间氢键桥连作用,分别以多样共混复合方式,创新组装制备获得海藻酸钠与壳聚糖等天然高分子多糖新型抗菌普鲁兰多糖食品包装复合膜,它们分别是:己二酸二酰肼胺化聚醛普鲁兰多糖/海藻酸钠复合膜(ADH-OxPullulan/SA)、己二酸二酰肼胺化聚醛普鲁兰多糖/壳聚糖复合膜(ADH-OxPullulan/CS)、己二胺胺化聚醛普鲁兰多糖/海藻酸钠复合膜(HMDA-OxPullulan/SA)、二乙烯三胺胺化聚醛普鲁兰多糖/海藻酸钠复合膜(DETA-OxPullulan/SA)、二乙烯三胺胺化聚醛普鲁兰多糖/壳聚糖复合膜(DETA-OxPulluln/CS)。通过FTIR、WVP、UV-Vis、SEM等表征手段对复合膜内部键合方式、水蒸气透过率、光学性能及表面形貌等进行深入构效关系研究,发现天然多糖(海藻酸钠、壳聚糖)掺入对膜表面形貌、水蒸气透过性能、力学性能及超微结构的影响密切,即天然多糖掺入减少复合膜水蒸气通透性而增强其阻水性能;降低复合膜表面厚度;增强力学拉伸性能。其中HMDA-OxPullulan/SA复合膜最薄,DETA-OxPullulan/CS复合膜水蒸气透过率最低,ADH膜阻光性能最优,ADH-OxPullulan/SA复合膜力学性能最强。采用多角度研究分析筛选确立了ADH-OxPullulan/CS为较优膜。 此外,目标食品包装膜材应用研究探讨了膜分子结构、多糖等复合组装基元及共混复合方式差异对食品包装膜抑菌性能的影响。本研究最终获得兼具安全低毒、高生物降解能力、力学性能较优及使用安全等优势的新型天然多糖抗菌食品包装膜材料,其实际生产应用有待深入探讨。