海藻酸钠—壳聚糖聚电解质复合物超微结构及其稳定性研究
发布时间：2020-07-09 11:22
【摘要】：本文对海藻酸钠-壳聚糖聚电解质复合物的超微结构及其稳定性展开研究。采用原子力显微镜显微技术,结合基本的热力学和静电力学原理,对海藻酸钠-羧甲基壳聚电解质复合物的形态学特征进行了相应的观察和分析,继而从微观成像的结果追溯和推测更微观层面上的作用机制;通过制备海藻酸钠-壳聚糖/羧甲基壳聚糖凝胶,对其吸水性、持水性和离子吸附性进行定量研究;最后通过利用挤出法制备的凝胶微囊探究其相应结构及稳定性。具体研究结果如下:(1)海藻酸钠与羧甲基壳聚糖可形成稳定的聚电解质复合物。单一组分的海藻酸钠自组装形态为纤维网状结构,羧甲基壳聚糖则为片层状结构分布,两者混合后自组装形态发生明显改变:当海藻酸钠浓度、质量比维持不变时,随着羧甲基壳聚糖含量的增加,海藻酸钠自组装形态由空间网状结构向平面多层聚集结构逐渐过渡,样品表面产生大量颗粒状聚集,表面粗糙度明显升高;(2)海藻酸钠与壳聚糖/羧甲基壳聚糖在水合条件下可以形成凝胶,经过交联干燥后其吸水性能与所选取凝胶的形状、质量以及内部凝实程度有关:壳聚糖/羧甲基壳聚糖的含量越高,凝胶的吸水性、持水性和离子吸附性就越好,且羧甲基壳聚糖对体系的影响比壳聚糖更为显著;(3)钙、镁、铁、锌、铜等二价离子对海藻酸钠-壳聚糖微囊的稳定性具有影响:其中,镁、钙影响下形成的凝胶微囊最为稳定,保存时间最长;铁、锌、铜三组别的凝胶微囊呈现不同程度上的不稳定。比较后可知二价金属阳离子与海藻酸钠-壳聚糖体系的相互作用与金属阳离子的离子半径有关:离子半径越大,海藻酸钠分子链间产生的空隙越大,海藻酸钠凝胶微囊的空间紧实程度越低,凝胶微囊内外离子交换越容易,产生的凝胶微囊越不稳定。本文对海藻酸钠-壳聚糖聚电解质复合物的超微结构与稳定性的关系进行了深入探究,将聚电解质复合物的微观形态观察与宏观性质研究统一结合,为其实际应用尤其是在生物学方面的应用提供相应的理论依据。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ427.26;TB33
【图文】：
(Meng et al. 2015; Rafi et al 2015)、控制释放(Ramesh et al. 2007)以及食品应用(Kanokpanont et al. 2018)。图1-1 海藻酸钠分子结构Fig.1.1 Molecular structure of sodium alginate图1-2 二价金属离子与海藻酸钠结合模型Fig.1-2 Formation of Ca-alginate gels according to the egg-box model海藻酸钠可以在二价金属阳离子的作用下形成水凝胶，其中二价金属金属阳离子作为交联剂，从微观结构上来看，会形成以二价金属阳离子为核心的空间结构，通常称之为“蛋盒结构”（Hecht et al. 2016）。蛋盒结构的产生改善了海藻酸钠体系亲水性高，对湿度变化敏感的劣势，同时增强了体系的机械强度，增大了吸附面积，使得海藻酸钠得到了更广泛的应用。1.2.1 海藻酸钠的研究进展海藻酸钠自1883年由海带中发现以来，人类的生产生活中对其的开发愈发深入，对其应用较早的时美国： 1929年应用于工业生产；1944年用于食品工业；20世纪80年代
基接枝共聚等方式引入壳聚糖骨架生成壳聚糖衍生物，如羧甲基壳聚糖。壳聚糖的衍生物具有更好的溶解性，使得其应用更加广泛。图1-3 壳聚糖化学结构Fig.1-3 Chemical structure of chitosan1.3.2 羧甲基壳聚糖羧甲基壳聚糖(Carboxymethyl chitosan, CMC)是一种壳聚糖衍生物，通常根据羧甲基化位点的不同而分为N-，O-，N，O-和 N，N-四种（Muzzarelli et al. 1988; Shinde. 2013）。它们都具备高粘度、低毒性、良好的生物/粘膜粘附性、高生物相容性和可形成凝胶的特性究(Abreu et al.,2005; Upadhyaya et al.,2014)。同时，羧甲基壳聚糖在制造片剂、薄膜和纳米技术系统(Prabaharan et al.,2008; Biomater et al.,2016)，以及组织工程生物材料等方面也表现出良好的优势。图1-4 羧甲基壳聚糖化学
纳米技术系统(Prabaharan et al.,2008; Biomater et al.,2016)，以及组织工程生物材料等方面也表现出良好的优势。图1-4 羧甲基壳聚糖化学结构Fig.1-4 Chemical structure of Carboxymethyl chitosan1.3.3 壳聚糖及羧甲基壳聚糖的应用1.3.3.1 食品保鲜
本文编号：2747385
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ427.26;TB33
【图文】：
(Meng et al. 2015; Rafi et al 2015)、控制释放(Ramesh et al. 2007)以及食品应用(Kanokpanont et al. 2018)。图1-1 海藻酸钠分子结构Fig.1.1 Molecular structure of sodium alginate图1-2 二价金属离子与海藻酸钠结合模型Fig.1-2 Formation of Ca-alginate gels according to the egg-box model海藻酸钠可以在二价金属阳离子的作用下形成水凝胶，其中二价金属金属阳离子作为交联剂，从微观结构上来看，会形成以二价金属阳离子为核心的空间结构，通常称之为“蛋盒结构”（Hecht et al. 2016）。蛋盒结构的产生改善了海藻酸钠体系亲水性高，对湿度变化敏感的劣势，同时增强了体系的机械强度，增大了吸附面积，使得海藻酸钠得到了更广泛的应用。1.2.1 海藻酸钠的研究进展海藻酸钠自1883年由海带中发现以来，人类的生产生活中对其的开发愈发深入，对其应用较早的时美国： 1929年应用于工业生产；1944年用于食品工业；20世纪80年代
基接枝共聚等方式引入壳聚糖骨架生成壳聚糖衍生物，如羧甲基壳聚糖。壳聚糖的衍生物具有更好的溶解性，使得其应用更加广泛。图1-3 壳聚糖化学结构Fig.1-3 Chemical structure of chitosan1.3.2 羧甲基壳聚糖羧甲基壳聚糖(Carboxymethyl chitosan, CMC)是一种壳聚糖衍生物，通常根据羧甲基化位点的不同而分为N-，O-，N，O-和 N，N-四种（Muzzarelli et al. 1988; Shinde. 2013）。它们都具备高粘度、低毒性、良好的生物/粘膜粘附性、高生物相容性和可形成凝胶的特性究(Abreu et al.,2005; Upadhyaya et al.,2014)。同时，羧甲基壳聚糖在制造片剂、薄膜和纳米技术系统(Prabaharan et al.,2008; Biomater et al.,2016)，以及组织工程生物材料等方面也表现出良好的优势。图1-4 羧甲基壳聚糖化学
纳米技术系统(Prabaharan et al.,2008; Biomater et al.,2016)，以及组织工程生物材料等方面也表现出良好的优势。图1-4 羧甲基壳聚糖化学结构Fig.1-4 Chemical structure of Carboxymethyl chitosan1.3.3 壳聚糖及羧甲基壳聚糖的应用1.3.3.1 食品保鲜
【参考文献】
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