壳聚糖基抑菌剂的制备、性能及在草莓和鲜银耳抑菌保鲜中的应用研究

发布时间：2020-07-05 15:19

【摘要】：壳聚糖(Chitosan,CS)是由甲壳素脱乙酰基得到的一种重要的可再生资源,具有许多优良特性,可作为安全的抑菌保鲜材料应用到食品防腐保鲜中。但壳聚糖分子量大,难溶于水及碱性溶液,因此限制了壳聚糖的应用范围。为增强壳聚糖的溶解性,扩大应用范围,可对其进行化学改性。但传统的化学改性法要使用大量有机或无机试剂,易对环境造成污染。因此,本文以研究一种可应用于食品抑菌保鲜的绿色、安全、环保的壳聚糖基抑菌剂为目的,制备固载天然抑菌物质的壳聚糖基抑菌剂,并探究在食品抑菌保鲜中的应用效果。利用2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基(TEMPO)/漆酶氧化体系和壳聚糖酶处理壳聚糖,制备TEMPO/漆酶壳聚糖(TLCS)和壳聚糖酶-TEMPO/漆酶壳聚糖(CTLCS),并探究其结构和性质。利用FTIR证明TLCS和CTLCS的二级结构改变,C6羟基被取代;通过测定TLCS和CTLCS的醛基、羧基含量和氧化度,发现TLCS的醛基和羧基含量分别为287.7 mmol/kg和21.53 mmol/kg,取代度为5.1%,CTLCS的醛基和羧基含量分别为174.5 mmol/kg和12.53mmol/kg,取代度为3.1%;通过溶解性、黏度和体外抗氧化实验发现,与壳聚糖相比,TLCS和CTLCS在水溶液和1%柠檬酸溶液中的溶解性能均有提高,动力粘度显著降低,TLCS和CTLCS的总抗氧化能力分别提高了3倍和2.5倍;通过细胞毒性实验证明TLCS和CTLCS不具有细胞毒性。因此,TLCS和CTLCS可作为结合天然抑菌剂的固载体,制备成水溶性、可喷洒、无毒性的壳聚糖基抑菌剂应用到食品保鲜中。利用TLCS和CTLCS中的醛基和氨基分别与溶菌酶(Lysozyme,LSZ)和肉桂醛(Cinnamaldehyde,CIN)共价结合,制备溶菌酶-TLCS抑菌剂(LSZ-TLCS)、溶菌酶-CTLCS抑菌剂(LSZ-CTLCS)、肉桂醛-TLCS抑菌剂(CIN-TLCS)和肉桂醛-CTLCS抑菌剂(CIN-CTLCS)。TLCS和CTLCS对溶菌酶的固载量分别为49.60 mg/g和26.41 mg/g,对肉桂醛的固载量分别为18.61 mg/g和21.77 mg/g;利用FTIR、XRD和TGA发现,溶菌酶和肉桂醛通过共价键与TLCS和CTLCS结合,改变了TLCS和CTLCS的结构和结晶性,提高了肉桂醛的热稳定性;利用金黄色葡萄球菌(ATCC25923)和大肠杆菌(ATCC25922)探究四种抑菌剂的抑菌效果,发现四种抑菌剂均具有抑菌效果。利用草莓和鲜银耳探究四种抑菌剂的实际抑菌保鲜效果。实验发现,四种抑菌剂均可延长草莓保鲜期2d,对草莓色度、硬度、失重率和pH都起到了积极作用;四种抑菌剂均可抑制银耳腐败,但对银耳感官、亨特白度、失重等率变化作用不明显。综上所述,本研究提供了两种可作为天然抑菌剂载体的壳聚糖衍生物,制备了四种壳聚糖基抑菌剂,为食品抑菌保鲜提供了依据。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS202.3;TS255.3
【图文】：

甲壳素

纤维素的衍生物，普遍存在于虾、蟹等甲壳类动物和昆虫、蜘蛛等节肢类动物外壳以及真菌和植物的细胞壁。每个月生物体合成的甲壳素可达几亿以上[1]，世界上含量仅次于纤维素的第二大天然有机化合物[2, 3]。壳聚糖（Chitosan，CS）是甲壳素在碱性条件下脱乙酰基的产物（如图 1.2）。通常，甲壳素脱乙酰化达55%以上就将其称为壳聚糖[4]。作为甲壳素的衍生物，壳聚糖是一种重要的可生资源，具有广阔的应用前景[5, 6]。壳聚糖拥有许多优良特性[7]，如生物相容性[8]、细胞亲和性、生物可降解性抗菌性[9]、吸附性、吸湿性和成膜性[10, 11]等，在医学、材料、农业、食品以及境保护等领域应用广泛。但壳聚糖分子质量较大，从几万到几百万不等[12]，难于水或碱性溶液，这在一定程度上限制了壳聚糖的使用范围。为进一步改善壳糖的物理化学性能，增大壳聚糖的应用范围，应用各种物理化学方法对其进行性成为当今的研究热点。

壳聚糖

图 1.2 壳聚糖结构Figure 1.2 The structure of chitosan1.1.1 壳聚糖的结构及性质壳聚糖化学名为聚葡萄糖胺（1,4）-2-氨基-β-D 葡萄糖，是生物界中唯一种碱性多糖，通常为白色固体，无定型、半透明，略有珍珠光泽，属氨基多糖类壳聚糖结构类似于纤维素，是由 1,4-糖苷键连接 2-乙酰氨基-β-D 吡喃葡萄糖2-氨基-β-D-吡喃葡萄糖组成的共聚物[13]。壳聚糖是自然界中唯一的碱性阳离多糖，具有稳定的物理性能、良好的亲水性、吸湿性、生物可降解性以及生物容性等特点[14]。壳聚糖具有良好的天然活性，无毒副作用，可以很好的与人体和，促进免疫球蛋白的合成，提高人体对病毒和微生物的免疫力；能吸附体内毒素、有害色素以及辐射素；螯合体内有害重金属离子；通过抑制脂质过氧化

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