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塑料消費量的激增加重環境污染，急需開發可生物降解的新聚合物產品代替塑料產品。在天然聚 合物中，淀粉具有可食用性、性價比高等特點，被認為是最有前途的材料之一，但是目前市場上的淀 粉基膜多為淀粉填充型產品，雖然其力學性能和持水性較好，但生物降解率低，未能有效解決塑料垃圾 污染問題。木薯淀粉( Cassava Starch，CS) 的直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例高，利于成膜。
1 實驗材料與方法
1． 1 實驗材料與試劑
木薯淀粉: 河南恩苗食品有限公司; 甘油: 天津市致遠化學試劑有限公司; 冰乙酸: 天津市北聯精細 化學品開發有限公司; 殼聚糖: 江蘇澳新生物工程有限公司; 微晶纖維素: 山東中凱食品配料有限公司; 醋酸鈉: 汕頭市迅能貿易有限公司; 花生油: 海陽市弘日升油脂有限公司。
1． 2 實驗儀器與設備
MP10001 電子天平: 上海舜宇恒平科學儀器有限公司; FA2004 分析天平 : 北京普華量宇科技有限 公司; HH-W420 恒溫水浴鍋: 江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司; 9246MBE 恒溫鼓風干燥箱: 上海博 訊實業有限責任公司; 722-P 紫外分光光度計: 上?，F科分光儀器有限公司; LDZF 立式壓力蒸汽滅菌 器: 上海申安醫療器械廠; DL-1 實驗室用電爐: 天津有利科技有限公司; KQ218 超聲清洗儀: 昆山市超聲 儀器有限公司;HPX-9082MBE 恒溫培養箱: 上海博訊實業有限責任公司; 培養皿: 上海五一玻璃儀器廠; 離心機: 金壇市城西崢嶸試驗儀器廠; 水分平衡儀: 崇州市署?？茖W儀器有限責任公司。
2 結果與分析
通過實驗測定了未加入殼聚糖的 CSF 膜和加入不同殼聚糖濃度的 CH-CSF 的吸水率、透光率和透 油率，發現當殼聚糖添加量為 2． 5% 時效果最好。因此，在 NCC-CSF 中，殼聚糖添加量為 2． 5% ，并添加 不同濃度的纖維素納米晶，探究纖維素納米晶對木薯淀粉復合膜的吸水率、透光率、透油率和降解率的 影響。
2． 1 木薯淀粉基膜的吸水率
殼聚糖濃度的增加會減少淀粉中親水基團的含量，隨著殼聚糖含量增加，淀粉膜的吸水率逐漸 降低，由圖 1 可知，不添加殼聚糖時，吸水率為 374． 8% ，當殼聚糖的添加量為 2． 5% 時，CH-CSF 的吸水 率達到最低，為 159． 2% 。此結果表明殼聚糖的加入能降低膜的吸水率，殼聚糖含量為 2． 5% 時，效果最 佳。 圖 1 膜吸水率變化圖 由圖 1 可知，NCC-CSF 的吸水率隨著纖維 素納米晶添加量的增加呈現下降的趨勢，未添 加時，CH-CSF 的吸水率為 169． 7% 。當纖維素 納米晶添加量為 2． 5% 時，其吸水率最低，為 99． 8% 。這是因為纖維素納米晶增加了殼聚 糖基膜的彎曲度，減弱了殼聚糖的親水性，導 致水 的 滲 透 率 降 低，從而改善了膜的耐水 性。因此，纖維素納米晶的添加可在一定程 度上降低淀粉基膜的吸水性。Chen 等的研 究發現用纖維素納米晶制備的復合膜可降低 材料的親水性。由此可見，纖維素納米晶在降 圖 2 膜透光率變化圖 低膜的吸水性方面具有良好作用。
2． 2 木薯淀粉基膜的透光率
從圖 2 可知，不添加殼聚糖時 CH-CSF 的 透光率為 84． 32% 。當殼聚糖添加量為 2． 5% 時，CH-CSF 的透光率為 83． 36% ，透光率隨殼 聚糖添加量的增加呈下降趨勢。這是因為殼聚 糖濃度過高增加了結晶區的混亂度，光線不能 直接通過結晶區，導致含有高濃度的殼聚糖淀 粉膜的透光率降低。岳曉華在研究殼聚 糖淀粉膜時發現隨著淀粉比例的增加膜的透光 性降低。我們的實驗中，淀粉含量是一定的，加 入殼聚糖后，膜的透光率降低，表明殼聚糖對降低膜的透光率具有一定的作用。 纖維素納米晶添加量為 2． 5% 時，透光率為 82． 72% ，比不添加纖維素納米晶的 CH-CSF 低 0． 64% 。 這是因為額外添加的纖維素納米晶結晶度高，且與殼聚糖產生靜電作用，導致 NCC-CSF 比 CH-CSF 的 透光率低。此結果與徐彬飛等研究結果一致。
2． 3 木薯淀粉基膜的透油率
隨著殼聚糖含量 增 加，淀粉膜的透油率逐漸降低。從 圖 3 可 知，未添加殼聚糖時，透 油 率 為 40． 78% ，當殼聚糖添加量為 2． 5% 時，CH-CSF 復合膜的透油率達到最低，為 12． 47% 。CH-CSF 的透油率總體上高于 NCC-CSF，這是因為殼聚糖的添加 提高了木薯淀粉基膜的結晶度，減少淀粉鏈間的 空隙，增加分子排布的密度，造成木薯淀粉的透油 率降低。葉文斌等人研究殼聚糖濃度對淀粉膜 透油率影響的結果表明，殼聚糖添加量增加會降 低膜的透油率。
3 結 論
在木薯淀粉復合膜中添加殼聚糖和纖維素納米晶會導致其吸水率、透光率和透油率均低于純淀粉 膜，且隨著添加濃度的增加這些性能均呈下降趨勢，殼聚糖和纖維素納米晶添加量濃度都是 2． 5% 時， 其吸水率、透光率和透油率達到最低。纖維納米晶在復合膜中的加入使這 3 種性能更進一步得到了提 高。說明了纖維納米晶能較好的增強木薯淀粉復合膜的物理性能。在降解實驗中，淀粉膜的生物降解 性與纖維素納米晶的添加量有著密不可分的關系，隨著 NCC 的添加量增加，淀粉膜的失重率增大，淀粉 膜的生物降解性能有較大地提高。所以纖維素納米晶復合木薯淀粉基抑菌膜具有生物降解性。用此復 合膜作生物包裝材料可有效降低對環境和生態的危害，促進社會經濟可持續發展，形成綠色環保的發展 模式，具有廣闊的市場空間。
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