水溶性壳聚糖基透明复合膜的制备及CO2响应应用研究

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智能包装新鲜度指示材料具有无需破坏食品包装而实时监测食品品质的功能,在市场上具有广阔的发展空间。壳聚糖凭借其独特的抗菌性能在食品包装上占有一席之地,而在新鲜度指示材料上的应用鲜有报道。为了拓展壳聚糖及其衍生物在食品包装指示领域的应用,解决易腐食品腐败程度难判断的问题,以及弥补目前食品保鲜指示材料不透明、难重复利用的缺陷,本论文将水溶性壳聚糖N-琥珀酰化壳聚糖(NSCS)和羟丙基壳聚糖(HPCS)材料相结合,通过负载指示剂,制备出对CO2气体产生颜色响应的NSCS/HPCS透明复合响应膜,实现了CO2浓度信息的可视化,有望用于食品保鲜指示领域。本文采用冷冻和粉碎预处理-常温溶剂法,利用琥珀酸酐与壳聚糖发生酰化反应,得到了高得率(100%)、高分子量(二十几万)的水溶性NSCS。采用FT-IR和HNMR对产物的结构进行了表征,证明羧基成功引入壳聚糖分子C2位氨基上。RXD表明NSCS无结晶结构,易溶于水。UV溶解性能分析表明NSCS能够溶解在p H1-4,7-14之间的水溶液中,均具有广泛的p H溶解性能。此外,我们还通过改进的电导滴定法,快速、准确的测定了其羧基、氨基含量。通过流延成膜的方法首次将两种水溶性壳聚糖NSCS和HPCS复配成膜,SEM表明NSCS/HPCS复合膜平整表面。NSCS/HPCS复合膜的拉伸强度高于NSCS复合膜。TGA表明NSCS/HPCS复合膜具有良好的热稳定性。UV透光率分析表明NSCS/HPCS复合膜具有良好的透光性,600 nm的透光率高达85%。在复合膜的基础上,我们将甲基红-溴百里酚蓝混合指示剂加入到NSCS/HPCS混合溶液中,形成均一的指示剂混合溶液,通过流延法制备了NSCS/HPCS复合响应膜。SEM表明复合响应膜表面平整、颜色均匀。我们将其用作CO2响应的指示标签表现出良好的颜色响应性能,且在不同温度、湿度环境中指示标签的颜色响应色差值与CO2浓度之间存在良好的线性关系,线性相关系数R2均高于0.94,可用于食品保鲜新鲜度的指示。
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