海藻酸钠的疏水改性及其作为食品接触材料的应用评价

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海藻酸钠(Sodium Alginate)是一种天然的海藻多糖,具有资源充裕、安全可降解和良好的生物相容性等优点,在纺织、印染、伤口敷料、食品添加剂等领域得到了广泛应用。海藻酸钠可与Ca2+、Mg2+等金属离子络合,形成特殊的“蛋盒结构”,从而形成稳定的胶体。利用这一性质,海藻酸钠可用于食品涂膜剂以保持食品的新鲜度。然而,由于海藻酸钠的疏水性较差,在制备食品包装涂层或保鲜膜等食品接触材料中限制了其进一步的应用,需对其进行化学改性以增强其疏水性。为此,本文在分析了海藻酸钠的结构、性质、应用领域和研究现状的基础上,针对海藻酸钠的疏水改性进行深入分析与实验研究,主要研究工作内容与结果如下:(1)预实验:通过溶液共混将海藻酸钠分别与四硼酸钠、结冷胶、田菁胶混合制备成三种不同的复合胶体,观察海藻酸钠添加不同物种后的表观状态。通过渗透法对上述三种海藻酸钠复合胶体的疏水性能进行了测试,结果表明未改性的海藻酸钠在短时间内无法阻隔水的渗透,疏水性能不佳,难以直接应用于制备疏水涂层。(2)改性实验:对海藻酸钠进行乙酰化改性研究,通过优化不同质量比例的醋酸酐与吡啶(0.75 mL/1.5 m L、1.5 m L/3 m L、3 m L/6 m L、6 m L/12 m L、12 m L/24 m L),制备出不同的乙酰化产物,通过理化性状初步筛选、~1H NMR分析和FTIR分析后,确定乙酰化产物中的羟基已被乙酰基成功取代,实现了海藻酸钠分子结构的改变。用酸碱滴度法对产物进行了取代度计算,结果表明不同质量比例的醋酸酐与吡啶所制备的改性海藻酸钠具有不同的取代度,最佳取代度为1.3。(3)评价实验:对乙酰化海藻酸钠凝胶强度的物性特征进行分析,并观察其成膜后的微观特性。结果表明,乙酰化海藻酸钠的粉末呈现不规则形状,并伴有明显孔隙,与未改性的海藻酸钠粉末相比更为粗糙。利用乙酰化海藻酸钠制备出的薄膜也更为致密,并保留了可降解特性。药物迁移实验与乙酰化海藻酸钠疏水涂层模型表明,与未改性的海藻酸钠相比,乙酰化海藻酸钠的阻隔性能和疏水性能有了很大的提高,可以实现86%以上的阻隔率。本研究为海藻酸钠的疏水改性工艺优化及其在食品接触材料领域的应用提供了理论依据和方法借鉴。
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