双醛纤维素纳米晶Pickering乳液的制备及其释放二氢杨梅素的研究

使用硫酸水解α-纤维素以制备得到纤维素纳米晶(cellulose nanocrystalline, CNC),然后利用高碘酸钠将CNC分子中邻位羟基特异性地氧化成醛基制得双醛纤维素纳米晶(dialdehyde cellulose nanocrystalline, DCNC)。分别以CNC和不同醛基含量的DCNC的悬浮液为水相,大豆油为油相制备负载二氢杨梅素的Pickering乳液。结果表明,通过调节高碘酸钠的添加量可以制备醛基含量可控的DCNC。当NaCl的浓度为50 mmol/L、CNC和DCNC悬液的质量浓度为10.0 g/L、油水相比为0.4∶1,采用超声-均质结合法能够制备稳定的Pickering乳液。高碘酸钠氧化能够减小CNC的粒径以及其表面的负电荷,进而显著增强Pickering乳液的稳定性。Pickering乳液对二氢杨梅素的释放速率随着DCNC醛基含量的增加而逐渐减缓。Pickering乳液缓释二氢杨梅素的动力学过程符合基于溶出和扩散机制的Weibull分布模型。综上,通过控制高碘酸钠对CNC的氧化程度,可以有效调节Pickering乳液的稳定性和缓释行为。     

柚皮纳米微晶纤维素的制备及其用于改进羧甲基淀粉膜性能的研究

以柚皮纤维素为原料,采用硫酸酸解法制备柚皮纳米微晶纤维素,对纳米微晶纤维素的形貌、结晶结构进行表征分析,以复合膜表面形貌、力学性能、水蒸气透过率和透光率为指标,研究不同添加量柚皮纳米微晶纤维素对羧甲基淀粉膜性能的影响。研究发现：柚皮纳米微晶纤维素为长度为60~180 nm,直径为3~15 nm的棒状晶体;X-射线衍射表明其仍为纤维素I型结构;复合膜电镜图光滑平整;纳米微晶纤维素添加量为5%时,复合膜的拉伸强度较原膜提高最大（52.22%）;而随着纳米微晶纤维素的添加,复合膜的断裂伸长率呈下降趋势;当添加量为7%时,复合膜水蒸气透过率降低最大（23%）;纳米微晶纤维素的添加量大于3%时显著降低复合膜的透光率,但未改变原膜在不同波长下的透光率。因此,添加柚皮纳米微晶纤维素能有效改善复合膜的性能,制备出综合性能优良的羧甲基淀粉复合膜。     

稻壳微晶纤维素/壳聚糖复合膜的制备及表征

采用稻壳粉制备稻壳纤维素和微晶纤维素,并按不同添加比例将其与壳聚糖混和,制得稻壳微晶纤维素/壳聚糖复合膜。考察了不同复合膜的厚度、吸光度、色值和机械性能,并采用红外光谱和扫描电子显微镜进行表征。结果表明：稻壳微晶纤维素添加比例的增加导致复合膜的厚度增加、吸光度减小。当稻壳微晶纤维素/壳聚糖质量比为1.0∶1时,复合膜拉伸强度为6.23 MPa,断裂伸长率为51.49%。复合膜为稻壳微晶纤维素/壳聚糖的共混体系,稻壳微晶纤维素均一嵌入在壳聚糖膜结构中。该研究可为稻壳资源高值化利用和开发新型食品包装材料提供新思路。     

羟（甲、乙、丙）基纤维素/明胶共混复合膜的制备和性能研究

以明胶为基体,甘油为增塑剂,羟甲基纤维素（HMC）、羟乙基纤维素（HEC）、羟丙基纤维素（HPC）分别为增强相,通过添加不同量的羟（甲、乙、丙）基纤维素,分别制备不同含量的羟（甲、乙、丙）基纤维素/明胶共混复合膜;采用扫描电子显微镜、智能电子拉力试验机、差示扫描量热仪和热缩试验仪对共混复合膜的表面形貌、力学性能和热稳定性进行表征。结果表明,随着共混复合膜中纤维素含量的增加,各复合膜的断裂伸长率和抗拉强度呈先提高后降低的趋势 ;达到最大抗拉强度时,各共混复合膜中羟基纤维素的含量分别为HMC 1%（38.4 MPa）、HEC 1%（35.3 MPa）、HPC 0.5%（32.1 MPa）;各共混复合膜热稳定性均提高,而热缩率降低。添加羟基纤维素可增强共混复合膜的力学性能和热稳定性,但不同羟基纤维素作为增强相时,增强效果存在一定差距。     

脱脂棉纳米微晶纤维素的制备及其作为海藻酸盐-淀粉复合薄膜增强剂的应用

探究了纳米微晶纤维素对海藻酸盐-淀粉复合薄膜的增强效果。以脱脂棉为原料,采用化学预处理结合超声破碎法制备纳米微晶纤维素(NCC);以马铃薯淀粉与海藻酸钠为成膜基材,以甘油为增塑剂,将NCC作为增强组分,通过流延法制备复合薄膜。微观形貌观察表明,脱脂棉NCC呈棒状,直径30 nm左右,长径比约为8;对复合膜的机械性能、阻隔性能、光学性能、水溶性、热稳定性和红外光谱检测表明,当NCC的添加量为5%(w/w)时,可以有效提高复合膜的拉伸强度、水溶时间和热稳定性,降低复合膜的透湿系数,而对复合膜的透光性影响不大。     

二醛纳米纤维素的制备及其与明胶协同稳定Pickering乳液研究

以微晶纤维素为原料,通过硫酸水解和高碘酸钠氧化制备二醛纤维素纳米晶(dialdehyde cellulose nanocrystals, DACNC)并进行结构表征。进一步以DACNC和明胶作为协同乳化剂稳定Pickering乳液,考察明胶/DACNC的添加顺序、DACNC质量浓度以及外界环境条件(温度、pH和离子强度)对乳液性质和稳定性的影响。结果表明,经过高碘酸钠氧化后,DACNC的长度变短,热稳定性增加,但Zeta电位变化较小。DACNC和明胶预混合后再加入油相制备乳液效果较好,随着DACNC质量浓度的增加,明胶/DACNC乳液的粒径、黏度和模量均逐渐增加。乳液稳定性由于明胶的氨基和DACNC的醛基之间发生Schiff碱反应而增强,同时DACNC对乳液连续相网络的增强也有利于乳液稳定性增强。乳液环境稳定性结果显示,明胶/DACNC协同稳定解决了单独明胶或纤维素纳米晶乳液在低离子强度、低pH值和较高温度下乳液稳定性较差的问题。该研究提供了一种利用DACNC和明胶作为协同Pickering稳定剂改善乳液性质的新途径,为纳米纤维素和蛋白颗粒协同稳定Pickering乳液提供参考。     

胶原/氧化羟丙基甲基纤维素复合膜的制备与表征

为了制备性能更优的胶原膜,使其更好地应用于食品包装领域,采用不同氧化度的氧化羟丙基甲基纤维素(DHPMC)与胶原以质量比1:1.25共混成膜,考察DHPMC氧化度对胶原复合膜理化性能的影响。结果表明,胶原复合膜的三股螺旋结构未被破坏,且相比于纯胶原膜,其机械性能、热稳定性、耐酶降解性和亲水性能均有增强,结构更加均匀致密。当DHPMC氧化度较低(氧化度17.78%)时,DHPMC分子中的醛基与胶原的氨基形成共价键,体系的相互作用增强,且DHPMC氧化度低,对复合膜的成膜性能影响小,使得复合膜的抗张强度(115.74 MPa)和热变性温度(76.24℃)相较于胶原/羟丙基甲基纤维素(HPMC)复合膜(104.69MPa,69.67℃)提高。当DHPMC氧化度较高(氧化度45.12%)时,DHPMC的醛基含量增加,但同时纤维素降解程度也增加,使得复合膜的抗张强度(93.56 MPa)和热变性温度(71.13℃)下降。因此,采用低氧化度的DHPMC与胶原共混可制得综合成膜性能更优的复合膜,将扩大其在食品包装中的应用范围。     

表面酯化修饰纳米纤维素在聚乳酸复合膜中的应用

本文分别以纳米纤维素和酶促酯化改性后的纳米纤维素为增强材料,以聚乳酸为基质制备了聚乳酸-酯化纳米纤维素复合膜材料。通过对不同种类复合膜材料的透光性、拉伸性能、透湿率等各项性能指标的测定,对比研究了酯化改性前后纳米纤维素对聚乳酸膜、聚乳酸复合膜性能的影响;并探讨了脂肪酸链长对聚乳酸复合膜性能的影响。研究发现,纳米纤维素对聚乳酸的阻隔性能有一定的增强效果,但其不易分散于聚乳酸中,导致所制备的复合膜机械性能降低,膜表面出现明显的纳米纤维素聚团。经酯化疏水改性后所得到的纳米纤维素能分散良好于有机溶剂中,因而酯化改性对聚乳酸-酯化纳米纤维素复合膜的透明度影响甚小;同时,由于酯化纳米纤维素分散性良好,与聚乳酸具有更强的界面结合力,因此以酯化改性对酯化纳米纤维素-聚乳酸所制备的复合膜材料的机械性能、阻隔性能等较之未改性纳米纤维素-聚乳酸复合膜有了显著提高。这种新型复合膜可作为可降解性食品包装材料,在食品化工等领域有着良好的应用前景。     

微晶纤维素对大豆分离蛋白可食性复合膜性能的影响

以大豆分离蛋白(SPI)为主要成膜基材,添加微晶纤维素(MCC),研究不同微晶纤维素质量分数对复合膜力学性能、表观性能和阻气性能的影响.通过差示扫描量热分析(DSC),研究大豆分离蛋白与微晶纤维素的相互作用.结果表明:微晶纤维素质量分数为30%～40%时,复合膜的力学性能较好;微晶纤维素质量分数为30%时,复合膜的阻气性能最佳.因此,微晶纤维素能够改善大豆分离蛋白膜的性能;当微晶纤维素质量分数为30%时,复合膜综合性能最佳.     

转谷氨酰胺酶对乳清浓缩蛋白-纳米微晶纤维素复合膜性能的影响

为了研究转谷氨酰胺酶(TG)对乳清浓缩蛋白(WPC)-纳米微晶纤维素(NCC)复合膜性能和结构的影响,本研究以WPC和NCC为原料,利用TG酶处理对WPC-NCC复合膜的机械性能和屏障性能进行优化,并探究TG酶的交联作用对乳清蛋白分子二级结构和复合膜成膜微观结构的作用情况。结果表明,在TG酶的添加量达到12 U/g_蛋白时,WPC-NCC复合膜的抗拉强度达到2.25 MPa,断裂伸长率达到86.75%,水蒸气透过率为4.40×10-12 gmPa-1s-1m-2,有效改善了WPC-NCC复合膜的机械性能性和水蒸气屏障性能。经过TG酶的处理,乳清蛋白结构向稳定有序的方向转变,减少了复合膜的孔洞数量和孔径,使成膜表面结构更加致密,促进了复合膜的机械性能和水蒸气屏障性能的提升。     

苹果渣氧化纤维素的制备及表征

在非均相体系中,以高碘酸钠为氧化剂制备苹果渣氧化纤维素。以醛基含量及样品保留率为评价标准,通过单因素、正交试验优化其制备工艺并表征。结果表明,苹果渣纤维素最优氧化工艺为:料液比1∶25(g∶mL),高碘酸钠浓度0.6 mol/L,时间4 h,温度45℃;此时氧化纤维素醛基含量达到最高值为6.02 mmol/g,样品保留率81.33%。红外光谱、X-射线衍射及持水力测定结果表明,氧化纤维素具有醛基的特征谱峰,结晶度明显下降,持水力增加,这为其今后更广泛应用奠定了理论基础。     

改性甘蔗渣微晶纤维素特性及其对明胶膜性能的影响

该研究以甘蔗渣微晶纤维素为原料，制备了醚化微晶纤维素和乙酰化微晶纤维素，利用扫描电镜、X-射线衍射、傅里叶变换红外光谱及差示扫描量热分析了2种改性甘蔗渣微晶纤维素性质。同时以明胶为成膜基质，研究了2种改性甘蔗渣微晶纤维素对复合膜性能的影响，结合上述方法分析复合膜的结构及热稳定性。结果表明，甘蔗渣微晶纤维素改性后，形貌未发生明显变化，改性基团成功被接入，结晶度、熔融温度均有降低。明胶与甘蔗渣微晶纤维素、醚化微晶纤维素、乙酰化微晶纤维素的复合膜透水透气性及机械性能均低于明胶膜，乙酰化微晶纤维素的相关性能最好，3种微晶纤维素均与明胶有良好的相容性，结构致密，稳定性增强。     

响应面法优化纳米SiO_2改性大豆蛋白/聚乙烯醇复合薄膜工艺

为增强大豆蛋白/聚乙烯醇复合薄膜的综合性能,以纳米SiO2含量、分散剂聚乙烯基吡咯烷酮(PVPK-30)的含量、膜液pH值为影响因子,以薄膜拉伸强度、断裂伸长率、透光率、吸水率为主要评价指标,通过响应曲面试验确定纳米SiO2改性大豆蛋白/聚乙烯醇复合膜的最佳工艺条件。试验结果表明:当加入1.75%的SiO2纳米粒子(占大豆蛋白和PVA干重),1.20%的PVP(占纳米粒子干重),膜液的pH值控制在5.50时,复合薄膜的综合性能最好;与原大豆蛋白/PVA复合膜相比,改性后薄膜的抗张强度由4.61 MPa增加到9.76 MPa,断裂伸长率由64.98%提升到92.76%,透光率由15.54%升到24.12%,而吸水率由46.37%略降到45.28%。本试验为大豆蛋白/聚乙烯醇复合薄膜性能的改善以及生产应用提供理论和试验基础。     

亚麻纤维的选择性氧化

采用高碘酸钠对亚麻纤维进行选择性氧化,可使纤维素链单元的2个仲羟基氧化成醛基,红外光谱图证实了活性醛基的生成。在高碘酸钠选择性氧化纤维素过程中,影响氧化程度的因素主要有高碘酸钠质量浓度、氧化时间等。研究了氧化时间和高碘酸钠质量浓度对氧化亚麻纤维醛基含量、失重率和力学性能的影响。结果表明:增加高碘酸钠质量浓度、延长氧化时间,亚麻纤维中的醛基含量增加,但亚麻纤维的失重率增加。随着氧化程度的加深,亚麻纤维的断裂强度逐渐降低。     

丝素蛋白氧化棉纤维的共价结构分析

用高碘酸钠选择性氧化棉纤维制得二醛纤维素,并采用FT-IR、XPS法分析了高碘酸钠选择性氧化棉纤维及经丝素蛋白溶液处理后氧化棉纤维的结构。结果表明:棉纤维经高碘酸钠选择性氧化生成了二醛纤维素(DAC),并且二醛纤维素上的醛基随着氧化程度的加深不断增多,氧化后纤维素大分子中的羟基及氢键结构逐渐减少,表明氧化的过程也是棉纤维大分子不断解聚的过程;氧化棉纤维经丝素蛋白溶液处理后,二醛纤维素上的醛基与丝素大分子上的氨基直接形成亚胺(席夫碱)结构。     

明胶/微纤化纤维素共混复合膜的逾渗研究

以共混的方法制备了明胶/微纤化纤维素(Gelatin/MFC)复合膜。测定了不同MFC含量(0wt%～1wt%)下复合膜的抗拉强度[(2.3～13.3)MPa]、断裂伸长率(55%～9%)和热缩性(3.3%～1.9%)。当添加MFC到一定量时,复合膜的抗拉强度、断裂伸长率和热缩性的数值都发生了突变。结果表明,明胶/微纤化纤维素共混复合膜存在逾渗现象,逾渗阈值约为0.35wt%MFC含量。     

大豆分离蛋白/纳米纤维素/阿魏酸复合膜的制备及其包装性能

在大豆分离蛋白中添加纳米纤维素和阿魏酸,制备不同组分的大豆蛋白复合膜,研究纳米纤维素和阿魏酸的添加对复合膜的拉伸强度、断裂伸长率、水蒸气透过率、氧气透过率、吸湿性、透光率、接触角及抑菌率的影响。结果表明:当纳米纤维素添加量为20.0 g、阿魏酸添加量为0.4 g时,复合膜的性能最佳,与纯大豆分离蛋白膜相比,其拉伸强度和接触角分别提高116.19%和127.21%,吸湿性也有所提升,而断裂伸长率、水蒸气透过率以及氧气透过率分别降低59.76%、90.91%和77.55%,透光率也显著下降(P0.05)。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和X射线衍射分析可知,阿魏酸的交联作用使蛋白质分子结构变得致密,并使纳米纤维素分子与蛋白质分子间作用力加强,使其表面变得光滑,横截面变得平整,而阿魏酸的添加也使复合膜具有了一定的抑菌作用。本实验为大豆蛋白复合膜的进一步研究提供了技术参考,拓宽了大豆蛋白复合膜的应用范围。     

选择性氧化棉纤维的聚集态结构

为了进一步拓展氧化纤维素的应用领域,采用高碘酸钠对棉纤维进行选择性氧化,制备了二醛基纤维素棉纤维,用红外光谱、X衍射等手段分析了氧化棉纤维的聚集态结构。结果表明轻度氧化棉纤维的结晶度略有提高,而深度氧化棉纤维的结晶度降低;氧化棉纤维的断裂强度和断裂伸长率随氧化程度的提高不断降低。     

纳米银/纳米二醛纤维素气凝胶的制备及表征

使用漂白硫酸盐针叶木浆为原料,以经高碘酸钠氧化后制备出的二醛纤维素为基材负载纳米银颗粒,后经高压均质法得到载银量为24.78%的纳米银/纳米二醛纤维素气凝胶。探讨高碘酸钠氧化反应时间对构成漂白硫酸盐针叶木浆的纤维素大分子以及针叶木纤维的影响。通过傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、紫外可见分光光度计、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和比表面积和孔径分析仪对样品进行表征。结果表明,随着氧化时间的增加,纤维素的醛基含量持续上升,当反应4 h时增至330 μmol/g,纤维的聚合度由1447大幅下降至525,同时零距抗张强度和长度也呈现下降趋势。制备出的载银气凝胶上负载的纳米银颗粒为球形,气凝胶的比表面积为35.40 m~2/g,平均孔径为19.62 nm。     

聚丙烯腈纳米纤维增强聚氨酯基复合膜的制备及其力学性能的研究

利用静电纺丝制备聚丙烯腈/聚氨酯(PAN/PU)复合纳米纤维膜,通过热处理复合纳米纤维膜制备聚丙烯腈纳米纤维增强聚氨酯基(PANNFs/PU)复合膜。采用扫描电子显微镜(SEM)分析PAN/PU复合纳米纤维膜热处理前后的形貌结构,采用多功能拉伸仪测试纤维膜热处理前后的力学性能。分析发现,PANNFs/PU复合膜力学性能受混纺溶液中占比多的一方影响,当混纺溶液中PAN和PU质量比为4∶6时,得到的PANNFs/PU复合膜断裂应力达到152.1 MPa,断裂伸长达到178.8%,较其他质量比PANNFs/PU复合膜,整体所表现的力学性能佳;当混纺溶液PAN和PU质量比为4∶6时,混纺溶液质量分数增加到18%时,和PAN/PU复合纳米纤维膜相比,PANNFs/PU复合膜断裂应力增长了3倍左右,达到217.8 MPa,断裂伸长增长了2.5倍左右,达到320.9%。