漆酶催化氧化促进壳聚糖—酚类物质接枝的研究

来源 :天津科技大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:oskarguan
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纸与我们的生活密切相关,具有广泛的用途,但纸张在使用过程中经常会沾染上细菌等微生物,造成疾病的传播,从而限制或影响纸张在某些领域范围内的使用,因此抗菌纸的研究越来越受到关注。此外,在含有油脂的食品中,油脂在存放一定时间后容易发生酸败,使得含有油脂的食品变坏,影响食品的保质期、存放期,食用变质的食物对人体有危害,仅添加抗菌剂是不够的,这通常需要向食品中添加抗氧化剂来减缓食品的酸败。壳聚糖是一种常用的天然抗菌剂,对细菌和真菌等微生物有较强的抑菌能力,但是由于壳聚糖分子上缺少氢原子供体作为一个良好的断链型抗氧化剂,使得其抗氧化性能差,只能作为辅助抗氧化剂使用,限制了其在许多领域的应用,因此对壳聚糖的改性成为近年来研究的热点。本论文从提高壳聚糖的抗氧化性能及改善其抗菌性能入手,选取阿魏酸、对羟基苯甲酸丁酯、4-香豆酸、丁香醛及香草醛等小分子酚类物质作为改性物,漆酶作为生物催化剂,在漆酶的作用下催化氧化小分子酚类物质接枝于壳聚糖上,研究经漆酶/酚类物质改性后的壳聚糖抗氧化性能和抗菌性能的变化。通过实验初步确定漆酶/酚类物质改性壳聚糖的最佳处理工艺条件为:pH值为6.5、反应时间为4h,反应温度为40℃。实验中采用傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)对漆酶催化氧化酚类物质接枝于壳聚糖的机理进行初步探究,结果表明改性后壳聚糖在1596cm-1为N-H变形振动峰消失,在1421cm-1处为-NH3+对称弯曲振动、1384cm-1和1324cm-1处为NH-的弯曲振动减弱,并且在1637cm-1处出现C=N伸缩振动峰,归因于壳聚糖上氨基基团和酚羟基基团之间形成席夫碱键,这可能是由于酚类物质在漆酶的催化作用下形成醌类物质,醌与壳聚糖上的氨基受到席夫碱型的共价修饰。采用热重分析仪(TGA)和X射线衍射光谱仪(XRD)对改性前后壳聚糖的热稳定性和晶体结构进行分析,结果表明经阿魏酸、对羟基苯甲酸丁酯及4-香豆酸改性后的壳聚糖热稳定性得到提高,而丁香醛、香草醛改性后的壳聚糖热稳定性下降;改性后的壳聚糖结晶性都有所下降。经漆酶/酚类物质改性后的壳聚糖的抗氧化性能得到了明显提高,其中经漆酶/阿魏酸改性后的壳聚糖抗氧化性能最佳,对DPPH和ABTS的IC50(半数抑制浓度)值分别为1.79mg/mL,0.6mg/mL,还原力检测A700值为0.758,而壳聚糖原样在本实验条件下未达到半数抑制浓度,且还原力检测A700值仅为0.181,实验结果显示抗氧化性能强弱顺序依次为:阿魏酸-壳聚糖、4-香豆酸-壳聚糖、丁香醛-壳聚糖、香草醛-壳聚糖、对羟基苯甲酸丁酯-壳聚糖、壳聚糖原样。改性后壳聚糖的抑菌性能得到良好的改善,其中对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抑菌效果最好的是丁香醛-壳聚糖,对沙门氏菌抑菌效果最好的是香草醛-壳聚糖,对枯草芽孢杆菌抑菌效果最好的是对羟基苯甲酸丁酯-壳聚糖。实验中将不同浓度改性壳聚糖采用浆内添加法和表面涂布法处理纸张,扫描电镜结果显示采用浆内添加法可以使得壳聚糖颗成功的吸附在纤维的表面上,采用改良奎因法对纸张抑菌性能检测,结果显示处理后的纸张具有良好的抑菌性能,同时纸张的物理性能得到不同程度的改善。
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