壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜的研究及应用

摘要

壳聚糖是一种天然多糖类的生物大分子，由于其具有特殊的功能，与生物体有良好的亲合相溶性，无毒，高粘度等，而在食品保鲜、农药载体、免疫增强剂、药品缓释材料、降低人体胆固醇、渗析等方面展示出广阔的前途。但是，在对壳聚糖涂膜的研究和应用中发现，壳聚糖膜的湿态机械强度较差，关键问题是膜的强度、韧性不够，一段时间后易断裂破碎，使部分表面裸露，从而影响其应用的广泛性，这是壳聚糖自身的结构和性质所致。纳米TiO2是目前研究最为活跃的无机纳米材料之一，具有无毒、抗菌并分解细菌、防紫外线、超亲水和超亲油等特性。
　　本课题利用纳米TiO2对壳聚糖进行改性，提高壳聚糖膜的机械强度、抑菌杀虫性和改善透水率，研究改性后的壳聚糖/纳米 TiO2复合膜的功能结构，并将复合膜应用于金秋梨保鲜及农药膜剂型上的研究。研究主要内容和结论如下：
　　1、壳聚糖/纳米TiO2复合膜的功能特性研究。纳米TiO2用表面改性剂月桂酸钠改性后，制备了壳聚糖/纳米TiO2复合膜，分别用红外光谱（IR）和透射电镜（TEM）表征了其结构与形态，并在粘度、厚度、水蒸气透过率、透光率、力学性能和抑菌性能等方面与壳聚糖简单膜进行了比较。研究结果表明：月桂酸钠通过与纳米TiO2粒子表面的羟基反应而偶联到纳米TiO2表面，纳米TiO2在有机体中具有良好的分散性，使复合膜的持水率和透光率得到较大提高，在膜的厚度为0.015mm时壳聚糖/纳米TiO2复合膜的透水率比壳聚糖单膜低0.6240
　　mg.cm-2.d-1，壳聚糖/纳米TiO2复合膜的透光率均比相同厚度的CTS膜的透光率高20％；与壳聚糖单膜相比，壳聚糖/纳米TiO2复合膜的拉伸强度提高19.7％，断裂伸长率提高38.5％，直角撕裂强度提高43.8％；纳米TiO2的适量加入使复合膜的抑菌性能也得到加强，壳聚糖/纳米TiO2复合膜性能优于壳聚糖简单膜。2、壳聚糖/纳米TiO2复合膜保鲜的应用研究。
　　通过正交实验优化壳聚糖/纳米 TiO2复合膜的最佳配方，并在室温条件（20℃-25℃）下测试金秋梨的Vc含量、总糖含量、总酸含量、水分含量、好果率以及多酚氧化酶（PPO），过氧化物酶（POD），超氧化物歧化酶（SOD）等各项指标。试验结果表明：当壳聚糖/纳米 TiO2复合膜中壳聚糖、纳米TiO2、甘油的质量分数分别为2％、0.03％、2.5％时，壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜处理的金秋梨在室温贮藏至第30d时，总糖、总酸及Vc含量分别为8.31％，0.07975％，6.9μg/g，好果率达81.2％，失水率为4.9％，明显优于单膜处理果及对照，各项酶活指标均得到相应的改善和提高。壳聚糖/纳米TiO2复合膜保鲜效果优于壳聚糖单膜。
　　3、壳聚糖/纳米TiO2复合膜农药剂型的应用研究。通过室内抑菌试验，室内杀虫试验和利用气相色谱对农药长效性检测的田间试验，结果表明：与农药相比，壳聚糖/纳米TiO2复合膜农药对稻瘟菌、玉米大斑、灰霉菌、小麦赤霉抗菌效果分别提高18.9％、17.1％、15.8％和15.4％，好于单独农药；对小菜蛾的室内杀虫试验，其中CTS-TiO2-P混合液对小菜蛾的杀虫率均比同等浓度的CTS-P和4％恶霉灵的杀虫率明显提高；复合膜剂型农药的药效由45d延长到90d以上，长效性明显高于单纯农药。壳聚糖复合膜作为一种新的农药剂型可以更广泛地应用于农业生产中。

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第一章 绪论

1.1 壳聚糖的结构及化学改性

1.2 壳聚糖的性质

1.3 纳米科学和纳米材料

1.4 果蔬贮藏保鲜技术的研究现状和发展趋势

1.5 农药剂型的发展现状

1.6 本课题研究的主要内容

第二章 壳聚糖/纳米 TiO2 复合膜的制备及性能研究

2.1 试验试剂及仪器

2.2 试验方法

2.3 结果与讨论

2.4 小结

第三章 壳聚糖/纳米 TiO2 复合膜在金秋梨保鲜中

3.1 试验试剂及仪器

3.2 实验方法

3.3 结果与讨论

3.4 小结

第四章 壳聚糖/纳米 TiO2复合膜农药剂型的应用研究

4.1 试验试剂及仪器

4.2 试验方法

4.3 结果与讨论

4.4 小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 主要创新点

5.3 展望

参考文献

致谢

附 录

缩略语

图 版

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