壳聚糖改性及其抑菌性能研究

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1、分类号!墨2QluDC密级——学校代号：学号V78712310561200239000200027华南理工大学学位论文壳聚糖改性及其抑菌性能研究(广东省科技厅资助项目，项目编号：2002c20314)(广东省重大科技兴海项目，项目编号；A200099H01)吴小勇指导教师：曾庆孝教授轻工与食品学院申请学位级别：王堂监±论文提交日期：2鲤5：5：22，‘学位授予单位和日期：专业名称：盒晶型堂论文答辩目期：2鲤5：§：窆华南理工大学孽辩委璺会主席：墼查塞邀论文评阅人：摘要摘要本文对壳聚糖及其水溶性衍生物的抑菌性能进行了研究，并对它们的抑菌机理和应用进行了初步探讨，主要内容如下：脱乙酰度(deg

2、reeofdeacetylation，简称为DD值，下同)、特性粘度和纯度是衡量壳聚糖性能的三个重要指标：目前测定壳聚糖这三个指标的方法很多，但对于同一个壳聚糖样品，不同的测定方法测得的结果有的相差较大：本文首先对壳聚糖这三个指标的测定方法进行了研究。在分析壳聚糖的分子组成和结构的基础上，本文指出了目前在计算壳聚糖DD值的公式中存在的一个问题，提出了更为合理的计算壳聚糖DD值的公式：比较了几种测定壳聚糖DD值方法的差异，结果表明双突跃法测定壳聚糖的DD值，方法简单，不需要特别的仪器，对于可溶于稀盐酸的样品，是一种比较理想的测定方法：比较了一点法和逐步稀释法在测定壳聚糖特性粘度方面存在的差异

3、，确定了比较准确的测定壳聚糖特性粘度的方法：此外本文还首次提出壳聚糖的理论氮基葡萄糖含量的概念，推导出不同DD值的壳聚糖的理论氨基葡萄糖禽量的计算公式，并利用理论氨基葡萄糖含量对壳聚糖纯度的计算公式进行修正，解释了有些公式计算得到的壳聚糖的纯度大予100％的原因，提出了正确的计算壳聚糖纯度的方法。本文对脱乙酰度和分子量等因素对壳聚糖抑菌能力的影响进行了详细的研究，壳聚糖对金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、大肠杆菌和假单胞菌这四种细菌以及啤酒酵母和黑曲霉这两种真菌的抑菌实验结果表明：DD值相同，分子量不同的壳聚糖，对细菌的抑菌能力随分子量的降低而减弱；对酵母和霉菌的抑菌能力随分子量的降低而增强；分子

4、量相近DD值不同的壳聚糖对细菌以及酵母和霉菌的抑菌能力差别不大：壳聚糖在pH5．5至pH6．0左右能够发挥最强的抑菌能力；实验中用到的壳聚糖对四种细菌都有较强的抑菌能力，一般可以使菌数降低5～6个对数级：总体看来．壳聚糖对金黄色葡萄球菌的押菌能力最强，其次是对假单胞菌和枯草杆菌，而对大肠杆菌的抑菌能力相对弱一些；实验条件下的壳聚糖对上述四种细菌的抑菌能力酱遍比苯甲酸钠强；但实验条件下的壳聚糖对酵母和霉菌的抑菌能力比山梨酸钾弱。由于壳聚糖一般不能溶于水：因此，采用各种方法对壳聚糖进行改性，制各水溶性壳聚糖衍生物是壳聚糖开发和应用研究的方向之一。本文通过对壳聚糖进行N一乙酰化、羧甲基化和与明胶

5、共聚的方法制备得到水溶性壳聚糖衍生物，并利用红外光谱、核磁共振谱和X一射线衍射对产物进行表征；此外．本文还对水华南理工大学博十学位论文溶性壳聚糖衍生物的抑菌性能进行了研究，结果表明，经过改性后，壳聚糖衍生物的水溶性大大改善，但抑菌能力却有一定程度的降低。接下来本文对壳聚糖及其衍生物的抑菌机理进行了初步探讨，结果表明，壳聚糖的乳化能力和乳化稳定性越强，其对细菌的抑菌能力就越强；壳聚糖的絮凝能力越强其对细菌的抑菌能力也越强；由此推测壳聚糖与微生物细胞表面相互作用是壳聚糖发挥抑菌作用的主要条件，壳聚糖与微生物细胞相互作用，使微生物细胞壁或细胞膜的正常生理功能受到影响是壳聚糖及其衍生物的抑菌机理之

6、一。对壳聚糖及其衍生物对Ca”的螫合能力的测定结果表明，壳聚糖或壳聚糖衍生物对ca”的螯合能力越强，其对细菌的抑菌能力就越强，由此推测壳聚糖或壳聚糖衍生物对金属离子的螯合作用，使微生物缺乏那些对其生长繁殖有重要作用的会属离子也是壳聚糖及其衍生物的抑菌机理之一。对培养过程中菌液的电导率的测定结果表明，菌液的电导率随其中微生物数量的增加而升高：因此，壳聚糖及其衍生物对微生物的杀灭作用是否导致微生物细胞破裂有待进一步研究。壳聚糖在荔枝保鲜中的应用研究结果表明，在延缓荔枝果实的褐变方面，用O．1mol／L盐酸为溶剂配制的壳聚糖溶液比1％(v／v)乙酸或O．1mol／L柠檬酸为溶剂配制的壳聚糖溶液更

7、好，分子量和脱乙酰度高的壳聚糖又比分子量和脱乙酰度低的壳聚糖好；但是在延缓荔枝腐烂方面分子量低的壳聚糖比分子量高的壳聚糖要好一些；保鲜液中壳聚糖的浓度对荔枝的保鲜效果也有一定的影响，壳聚糖浓度太高或太低对荔枝的保鲜效果都不好；壳聚糖浓度为1．5％(w／v)时对荔枝的保鲜效果最好：用浓度为1．5％(-／v)的壳聚糖保鲜液对荔枝进行保鲜处理，再用密实袋封装，贮存在4℃的环境条件下，荔枝的保鲜期可以达到一个月左右，是不做任何处