鱼蛋白高吸水剂的生物降解及应用研究

摘要

本文以丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）、丙烯酸铵（AA'）等其中的一种或两种单体与鱼蛋白（FP）接枝共聚分别合成三种高吸水剂FP-g-PAA、FP-g-P（AA-co-AM）和FP-g-PAA'，对其性能和结构进行分析。采用CO2释放法、土壤掩埋法、微生物降解法和酶促降解法研究了三种高吸水剂的生物降解性能。以酶促降解法探讨了FP-g-PAA在胰蛋白酶作用下的降解行为。通过对柑橘进行涂膜保鲜，考察了FP-g-PAA质量浓度以及放置时间对柑橘理化指标的影响。通过土壤抑制水分蒸发实验，分析了高吸水剂在土壤保水方面的效果。 FP-g-PAA的最佳合成工艺为：丙烯酸中和度为80％，鱼蛋白用量为10.00％，交联剂用量为0.06％，引发剂用量为1.00％，单体在溶液中的质量分数为18％，在此条件下所制备的FP-g-PAA吸水倍率达到960g/g。FP-g-P（AA-co-AM）的最佳合成工艺为：丙烯酸中和度为90％，鱼蛋白用量为7.50％，交联剂用量为0.025％，引发剂用量为1.00％，AA和AM的质量配比为18：2，单体在溶液中的质量分数为18％，在此条件下所制备的FP-g-P（AA-co-AM）吸水倍率达到1060g/g。FP-g-PAA'的最佳合成工艺为：丙烯酸中和度为100％，鱼蛋白用量为10.00％，交联剂用量为0.06％，引发剂用量为1.20％，单体在溶液中的质量分数为18％，在此条件下所制备的FP-g-PAA'其吸水倍率达到1180g/g。红外光谱分析表明：高吸水剂中的丙烯酸与鱼蛋白发生了接枝共聚反应，热分析表明高吸水剂中含有结合水和非结合水，并用SEM分析了吸水剂的形貌特征。 FP-g-PAA、FP-g-P（AA-co-AM）和FP-g-PAA'在土壤环境、黑曲霉菌中和胰蛋白酶溶液中均能被降解。经过25天的土埋和微生物实验， FP-g-PAA的降解率分别为56.47％和57.54％； FP-g-P（AA-co-AM）的降解率分别为25.00％和32.75％；FP-g-PAA'的降解率分别为66.03％和77.78％。三种高吸水剂在胰蛋白酶的作用下，降解率随时间的延长而增大，一周后最大的降解率分别为65％、47％和66％。三种高吸水剂的生物降解性能是FP-g-PAA'>FP-g-PAA>FP-g-P（AA-co-AM）。 37℃条件下，FP-g-PAA在一系列底物浓度和酶浓度下进行酶促降解实验，对其酶促降解动力学进行研究。结果表明FP-g-PAA的酶促反应是一个非均相的反应体系，不符合传统的米氏方程。 在相同时间和环境下，经过FP-g-PAA涂膜处理的柑橘与未经处理的相比，其失重率、Vc损失量、有机酸损失量均明显减少，并有效地抑制了柑橘的呼吸作用，保持了原有的风味和外观，延长了商品货架期，其中以质量浓度为7.50g/L的FP-g-PAA对柑橘的保鲜效果最佳。三种高吸水剂对土壤的水分蒸发均有一定的抑制作用，随着吸水剂的用量增大，保水效果越明显；其中，FP-g-PAA'的保水性能最佳。

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论文的创新与贡献

第一章绪论

1.1选题背景与研究意义

1.1.1选题背景

1.1.2研究意义

1.2低值鱼蛋白的利用概述

1.2.1食用蛋白

1.2.2饲用蛋白

1.2.3农用蛋白

1.2.4鱼蛋白液肥

1.3高吸水剂概况

1.3.1国内外可降解高吸水性剂的研究状况

1.3.2可降解聚合物的特点

1.3.3可降解高吸水剂的降解机理

1.3.4生物降解性能的表征

1.4高吸水剂在食品保鲜中的应用

1.4.1高吸水剂在果蔬菜包装中的应用

1.4.2高吸水剂在肉类包装中的应用

1.4.3高吸水剂在鱼类保鲜中的应用

1.5高吸水剂在农业方面的应用

1.5.1防治干旱

1.5.2农业种植方面

1.6研究目标和内容

1.6.1研究目标

1.6.2研究内容

第二章鱼蛋白高吸水剂的性能与结构表征

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1实验试剂

2.2.2实验仪器

2.2.3实验方法

2.3结果与讨论

2.3.1合成工艺对吸水倍率的影响

2.3.2吸水剂的结构表征

2.4本章小结

第三章鱼蛋白高吸水剂的生物降解性能研究

3.1前言

3.2实验

3.2.1原料与试剂

3.2.2实验仪器

3.2.3实验方法

3.3结果与讨论

3.3.1 CO2释放实验分析

3.3.2土壤掩埋法实验分析

3.3.3微生物法实验分析

3.3.4酶促降解分析

3.3.5形态观察

3.4本章小结

第四章FP-g-PAA的酶促降解研究

4.1前言

4.2实验

4.2.1试剂与原料

4.2.2实验仪器

4.2.3实验方法

4.3结果与讨论

4.3.1底物浓度对降解速度的影响

4.3.2酶浓度对降解速度的影响

4.4本章小结

第五章鱼蛋白高吸水剂的应用研究

5.1前言

5.2实验

5.2.1原料与试剂

5.2.2实验仪器

5.2.3实验方法

5.3结果与讨论

5.3.1柑桔保鲜中的应用实验分析

5.3.2土壤抑制蒸发中的应用实验分析

5.4本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢