生物质聚合物材料具有可生化性、可加工性、可组合性和对食品无污染等优点,已成为食品包装、伤口敷料等领域的研究热点。海藻酸钠是一种天然多糖,因其优异的水溶性、凝胶性以及生物相容性被广泛应用于制备生物降解复合膜以及水凝胶等材料。然而,作为天然聚合物材料的多糖会直接或间接为空气中大量的微生物(细菌、真菌等)提供营养来源,促进了细菌和真菌的繁殖和生长,对天然聚合材料的性能与使用寿命有着不可逆损害。本文以海藻酸钠为基体,设计并制备了两种复合型抗菌材料,对延长食品的货架期、保障食品安全和减少食源性疾病的发生具有重要的意义。具体研究内容如下:(1)采用响应面法优化了花生红衣中多酚的提取条件,分析了该提取物的主要化学成分,测定了最小抑菌浓度及抗菌效果。结果表明,花生红衣提取物(PSE)提取最佳工艺参数分别为超声时间40 min,超声温度60℃,料液比为1:20,乙醇浓度为80%,总酚含量为137mg/g。PSE的主要多酚活性化学成分为百里酚和儿茶素;此外,PSE对4种细菌的抑菌效果依次为:鼠伤寒沙门氏菌(MIC,1.4 mg/m L)>金黄色葡萄球菌(MIC,1.4 mg/m L)>大肠杆菌(MIC,2.8 mg/m L)>单增李氏特菌(MIC,2.8 mg/m L)。(2)采用纳米纤维素(CNFs)及海藻酸钠(SA)制备了SA/CNF/Ca~(2+)复合膜及添加PSE的SA/CNFs/Ca~(2+)/PSE(SCCP)抗菌复合膜。与SA/CNFs/Ca~(2+)复合膜相比,SCCP复合膜具有较高的机械强度、良好的耐水性、以及优异的紫外阻隔性能。抗菌与抗氧化性试验表明,SCCP复合膜的ABTS自由基清除活性高于DPPH自由基清除活性,最大清除ABTS活性为99.28%。SCCP复合膜对鼠伤寒沙门氏菌的抑菌率为94.48%,其次为金黄色葡萄球菌(93.38%)、大肠杆菌(79.88%)和单增李氏特菌(71.50%)。水果保鲜试验表明,浸渍于SCCP膜溶液的水果腐烂率和失重率低于对照组。(3)为了提高PSE的稳定性与生物利用度,采用羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)对PSE进行包埋制备了包合物(IC),进一步以IC作为还更多原剂和稳定剂制备了粒径小,分散均匀的包合物-纳米银(IC-Ag NPs)复合纳米材料。结果表明:IC的包封率为87.26%,与PSE相比,IC在三种湿度环境中储存率均高于PSE;缓释试验结果表明IC在p H值为7.2时,可快速释放出PSE中的活性多酚物质。通过响应面优化分析可得,IC-Ag NPs制备最佳工艺参数分别为IC浓度为10.4 mg/m L,Ag NO_3浓度为0.6 m M,反应温度为90℃;优化的IC-Ag NPs粒径分布均匀,平均大小为16Cathodic photoelectrochemical biosensor.17 nm,对银离子的还原率为88.47%。IC-Ag NPs对4-硝基酚快速的催化还原性能,5min催化降解效率为97.99%。与PSE、HP-β-CD相比,绿色合成的IC-Ag NPs对于革兰氏阴(阳)性细菌具有优异的抗菌性能,对于金黄色葡萄球菌与大肠杆菌的最小抑菌浓度分别为4.5μg/m L、9μg/m L;最小杀菌浓度均为72μg/m L。(4)为了拓展IC-Ag NPselleckchem GSK2118436s的应用范围,构建了用于IC-Ag NPs可控输送的海藻酸钠/葡萄糖酸-δ-内酯/Ca~(2+)(SGCA)水凝胶,并通过FT-IR、DSC、XPS、SEM、XRD表征了水凝胶的结合机理,研究了不同p H条件下的Ag NPs在水凝胶中释放/膨胀行为。结果表明,当IC-Ag NPs的浓度大于0.8 mg/m L时,水凝胶的机械强度随着IC-Ag NPs的添加量增加而降低。添加IC-Ag NPs的水凝胶在p H值为6.8的磷酸缓冲溶液中IC-Ag NPs的累积释放量最大为98.21%,该释放控制存在扩散的释放机制。SGCA水凝胶的流变性能表明,当添加的IC-Ag NPs浓度大于0.4 mg/m L时,水凝胶的G′与G″值随IC-Ag NPs的含量增加而逐渐下降。抗氧化结果表明,SGCA水凝胶在p H为6.8的环境中对ABTS自由基清除率最大为93.82%。抑菌结果表明,载有IC-Ag NPs的水凝胶对革兰氏阴性细菌的作用明显大于对革兰氏阳性细菌的作用,这与细菌细胞壁组成和结构的差异有关。