Page 135 - 《精细化工》2020年第12期
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第 12 期                 张金丽，等: Ag NPs 改性鱼鳞明胶-琼脂复合膜的制备及性能表征                               ·2497·


                 在食品储存和运输过程中，包装对食品安全和                          道。因此，本研究首先利用来源丰富的罗非鱼鱼鳞
            品质的保障起着至关重要的作用。近年来，由于石                             明胶（简称鱼鳞明胶）作为还原剂和稳定剂来制备
            油基塑料包装材料引发的环境问题亟待解决，生物                             Ag NPs，并对其进行表征，然后将其与鱼鳞明胶-
            基（蛋白质、多糖、脂类）可降解包装材料已成为                             琼脂混合制备鱼鳞明胶-琼脂-Ag NPs 复合膜，考察
                     [1]
            研究热点 。但生物基包装膜较低的机械性能和阻                             银含量对鱼鳞明胶-琼脂复合膜的理化和抗菌性能
            隔性能限制了其工业化应用，因此，对生物基包装                             的影响，为鱼鳞明胶可降解抗菌包装膜的开发提供
                                               [2]
            膜的改性研究已成为当前研究的新热点 。利用无机                            新思路。
            纳米粒子作为填充物来制备纳米复合膜是提高生物
            基包装膜机械性质和阻隔性能的有效途径之一                      [1-3] 。  1    实验部分
            纳米填充物不仅可以提高生物聚合物膜的机械性能
                                                               1.1    材料与仪器
            和阻隔性能，还可以作为抗菌剂、传感器和气体清                                 鱼鳞明胶成分（质量分数）：蛋白质（88.0%），
                [3]
            除剂 。                                               水分（11.0%），灰分（0.2%），其他（0.8%），中国
                 银纳米颗粒（Ag NPs）由于具有强且广谱的抗
                                                               广东欧帝玛生物工程有限公司；硝酸银、氢氧化钠、
            菌 性能而 被广 泛用于 制备 纳米抗 菌包 装膜 。                        氨水、甘油、溴化钾、磷酸铁，AR，国药集团化学
                         [4]
            BAHRAMI 等 将购买的 Ag NPs（8~10 nm）添加                   试剂有限公司；琼脂、酵母浸膏、牛肉膏、细菌学
            到黄蓍胶-羟丙基甲基纤维素-蜂蜡三元复合膜中构                            蛋白胨，广东环凯微生物科技有限公司；大肠埃希氏
            成了银含量 2%~8%（以聚合物干重计）的纳米复合                          杆菌（Escherichia coli MCCC 1A06468）、粪肠球菌
            膜，复合膜对 8 种食品致病菌具有强的抗菌性能，                           （Enterococcus faecalis MCCC 1A07351）、霍乱弧菌
            但由于聚合物基质与纳米颗粒间相互作用弱，高浓                             （Vibrio cholerae MCCC 1A08740），自然资源部第三
            度 Ag NPs 倾向于团聚并形成孔洞，从而影响了膜的                        海洋研究所；枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis PTV1-
                                   [5]
            机械性能。KANMANI 等 利用明胶与 AgNO 3 溶液                     TN917），福建省食品微生物与酶工程重点实验室。
            原位反应形成 10~40 mg 银含量（以明胶干重计，                            UV6300 型紫外-可见分光光度计，上海美谱达
            0.2%~0.8%）的明胶/Ag NPs 复合膜，结果发现，银                    仪器有限公司；H-7650 型透射电子显微镜、S-4800
            含量 0.2%的复合膜对大肠杆菌（E. coli）等菌株无抗                     场发射扫描电子显微镜，日本东京日立制造所；
                                 [6]
            菌活性。SHANKAR 等 将 5 种不同来源 Ag NPs 与                   X'Pert Pro  型 X 射线粉末衍射仪，荷兰 PANalytical
            海藻酸钠混合制备了银含量 0.375%（以海藻酸钠质                         B.V.公司；UM113 型搅拌脱泡机，日本 Unix 公司；
            量计）的海藻酸钠/Ag NPs 复合膜，结果表明，不同                        PSX 智能型恒温恒湿箱，浙江宁波莱福科技有限公
            来源的 Ag NPs 对复合膜的机械性能、水蒸气阻隔性                        司；WSC-S 测色色差仪，上海精密科学仪器有限公
            能和抗菌性能的影响不同，含金属 Ag NPs 和激光烧                        司； FA25 型均质机 ，德国 FLUKO 公司 ；
            蚀 Ag NPs 的复合膜对 2 种食源致病菌没有抗菌性能。                     TGA-DSC1/1600LF 专业型热重分 析仪，瑞士
                 生物基纳米复合膜的抗菌效率与 Ag NPs 的尺                      Mettler-Teledo 公司；TMS-PRO 型厚度仪，日本 Ozaki
            寸、尺寸分布、颗粒聚集程度、银含量以及 Ag NPs                         MFG 公司；TA-XT Plus 质构仪，英国 Stable Micro
                                       [7]
            与基质间的相互作用密切相关 。Ag NPs 均匀分散                         Systems 公司；ALPHA 型傅里叶变换红外光谱仪，
            在聚合物基质中才能更好地发挥 Ag NPs 的抗菌性                         德国 Bruker 公司。
              [7]
            能 。降低复合膜中银含量并增强 Ag NPs 与聚合物                        1.2    方法
            基质间的相互作用，可以降低 Ag NPs 在包装使用中                        1.2.1  Ag NPs 的制备
                       [8]
            迁移的风险 。然而，已报道的 Ag NPs 复合膜普遍                            Ag NPs 的制备采用生物还原方法            [15] ，以鱼鳞明
            存在银含量较高的问题，并且在不同银含量的复合                             胶作为还原剂和稳定剂在碱性条件下与银氨离子反
            膜中，Ag NPs 粒径差异大，在高的银含量下颗粒有                         应制得。鱼鳞明胶经常温（30 ℃）溶胀 30 min，60 ℃
            团聚现象     [4,9-10] 。此外，Ag NPs 与成膜基质间缺乏化             加热溶解 1 h，配制成质量分数为 10%的水溶液。取
            学相互作用      [4-5,9] 。因此，有必要研究如何制得粒径                 15 mL 上述水溶液于 250 mL 磨口锥形瓶中，加入
            均一的 Ag NPs，并选择合适的聚合物基质与其组合                         2 mL 质量浓度为 40 g/L NaOH 溶液和 73 mL 去离子
            制备低银含量生物基纳米复合包装材料。                                 水，振荡均匀后加入 10 mL  质量浓度为 10 g/L
                                                                        +
                 鱼明胶由于可降解、安全性高及成膜性好，在                          [Ag(NH 3 ) 2 ] 溶液，在 60  ℃下 150 r/min 的恒温振荡
            生物基包装方面具有巨大的潜力                [11-12] 。同时，鱼明       器中避光反应 30 h，得到 Ag NPs 溶胶（银质量浓度
            胶具有高的侧链反应活性，是制备贵金属纳米材料                             为 1 g/L）。
            的理想材料      [5,13-14] 。但目前对利用鱼鳞明胶还原制备               1.2.2  Ag NPs 改性鱼鳞明胶-琼脂复合膜的制备
            Ag NPs，并将其用于鱼鳞明胶膜改性的研究鲜有报                              按 1.2.1 方法配制质量浓度为 40 g/L 的鱼鳞明
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