壳聚糖—聚乙烯醇复合膜的成膜特性研究

2014-05-30王易陈武刘笑尘

安徽农业科学 2014年8期

王易　陈武　刘笑尘

摘要 [目的]为了研究壳聚糖-聚乙烯醇复合膜成膜特性。[方法]配制不同比例4%的壳聚糖-聚乙烯醇混合膜液，以4%聚乙烯醇为对照。在每种膜液中分别加入0.1、0.2、0.4 g甘油，干燥成膜后，测复合膜透水性、水溶性、溶胀性、断裂伸长率。[结果]壳聚糖（w）∶聚乙烯醇（w）∶甘油（w）为4∶16∶1对成膜特性有明显提高。[结论] 该研究可以为壳聚糖-聚乙烯醇复合膜在种衣剂上的应用提供依据。

关键词壳聚糖；聚乙烯醇；甘油；成膜剂

中图分类号 S188 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）08-02223-02

Study of Composite Membrane Characteristics of ChitosanPolyvinyl Alcohol Film

WANG Yi et al

（Hunan Agricultural University， Changsha， Hunan 410128）

Abstract [Objective] The research aimed to study composite membrane characteristics of chitosanpolyvinyl alcohol film. [Method] Different ratio of 4% chitosan polyvinyl alcohol mixed solution was prepared， 4% PVA as control. 0.1， 0.2 and 0.4 g glycerol was added to each of the membrane liquid. After drying，the membrane permeability， water solubility， swelling， rupture elongation of the composite membrane were measured. [Result] Film characteristics of chitosan （w）∶polyvinyl alcohol （w）∶glycerol（w） of 4∶16∶1 were significantly improved. [Conclusion] The research aimed to provide the basis for the application of chitosanpolyvinyl alcohol film in seed coating.

Key words Chitosan； Polyvinyl alcohol； Glycerol

壳聚糖（Chitosan，CTS）是甲壳素脱乙酰化的产物，化学名称为聚（1，4） 2氨基 2 脱氧 B D 葡萄糖，又称脱乙酰几丁质[1]。研究表明，壳聚糖不仅仅对环境无污染和可被吸收外，还对农业上有十分重要的应用价值。

壳聚糖具有良好的抑菌性、保湿型和成膜性，故作为纯天然无毒防腐剂和保湿剂用于食品工业具有广阔前景[2]。它还可作为土壤改良剂、降解性地膜、植物生长调节剂、壳聚糖种子包衣剂和抑菌剂等[3-5]。笔者通过对壳聚糖、聚乙烯醇以及甘油做不同浓度的处理，发现单一壳聚糖膜在水中速溶，而单一聚乙烯醇膜和复合膜具有良好的成膜效果，为壳聚糖-聚乙烯醇复合膜在种衣剂上的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试供材料为分析纯壳聚糖、聚乙烯醇、甘油、冰醋酸，均由湖南农业大学十一教植物疾病与利用中心实验室提供。

1.2 试验方法

1.2.1

浓度4%壳聚糖溶液配制方法。取200 ml三级水300 ml于锥形瓶中，再加入8 g壳聚糖，轻轻振荡，使得壳聚糖均匀分散，迅速取4 ml冰醋酸于锥形瓶，振荡，以双向恒温磁力搅拌器搅拌2 h，用离心机5 000 r/min离心5 min去除不溶物，靜置消泡。

1.2.2

浓度4%聚乙烯醇溶液配制方法。取200 ml三级水于300 ml锥形瓶中，再加入8 g聚乙烯醇，摇匀，以601超级恒温水浴锅85 ℃水浴1 h溶解，用离心机5 000 r/min离心5 min去除不溶物，静置消泡。

1.2.3

复合膜的制备。按照表1试验设计方案取一定体积的壳聚糖溶液以及聚乙烯醇溶液混合至100 ml，以单一聚乙烯醇膜为对照。加入一定量的浓度为50%甘油（0.16、0.32、0.64 ml，分别以B1、B2、B3表示），摇床1 h后取出，静置消泡。取每份混合溶液10 ml轻轻倒入塑料培养皿中，轻轻摇动，使溶液在塑料培养皿上流延至均匀覆盖整个塑料培养皿底面，然后放入40 ℃烘箱6 h。

1.2.4

透水性测定方法。取成膜剂10 ml，分别用毛笔均匀涂在半径7 cm的圆形滤纸表面，干燥后将滤纸盖在一事先称重干净的培养皿上（涂有成膜剂一面朝下），用移液管吸取三级水10 ml滴在滤纸片表面上，1 h后称培养皿质量，计算滤纸中渗下水质量。

1.2.5

水溶性测定方法。取长4.0 cm、宽1.7 cm的干燥复合膜（S），浸入装有三级水的培养皿中。18 h后，计算膜面积（S1）。

水溶率（%）=（S-S1）/S

1.2.6

溶胀性测定方法。

取长4.0 cm、宽1.7 cm的干燥复合膜，放入称量好的培养皿（W）称重（W0），然后浸入三级水中，6 h后称重（W1），计算溶胀率。

溶胀性（%）=（W1-W）/（W0-W）

1.2.7

断裂伸长率。取长4.0 cm、宽1.7 cm的干燥复合膜，用镊子夹住两端各1 cm处在尺子前轻轻拉伸至断裂，记下断裂时长度（L）。

断裂伸长率（%）=（L-2）/2[6-8]

2 结果与分析

由表3～6可知，在试验范围内甘油对壳聚糖-聚乙烯醇复合膜透水性、水溶性和溶胀性的影响不大，对断裂伸长率的影响明显，A4B2和A5B2处理达到最大值（275%），A2B2和A3B2处理也分别达到257%与265%，差异不显著，其中浓度50%的甘油最佳体积为B2，即0.32 ml。由表3可知，成膜剂不同型号透水性大小顺序为A1>A2>A3>A4>A5，A1和A2透水性相差不大，CK无透水性。由表4可知，水溶性大小顺序为A2>A1>A3>A4>A5，A2B3处理达到最大值（212%），其中复合膜型号A2B1、 A2B2、 A2B3差距不明显。表5所得水溶率与文献[9]有很大差异。该研究所得复合膜浸

入水中18 h后膜表面积先增加到最大值，再慢慢溶解。可能原因是復合膜吸水性较好，刚浸入水中时在膜吸水膨胀的同时在水中溶解，膨胀速度大于水溶速度，膜面积增加。当复合膜吸水逐渐接近饱和后，水溶速度大于复合膜膨胀速度，膜面积减小[10]。

3 结论

研究表明，复合膜在透水性和溶胀性都优于单一聚乙烯醇膜，A1和A2组普遍优胜其他组断裂伸长率，最优编号分别为A2B2、A3B2、A4B2、A5B2、CKB2。所以，A2B2处理即取甘油0.2 g，壳聚糖0.8 g，聚乙烯醇3.2时最佳。

参考文献

[1]

朱启忠，刘倩倩，李玉婷.壳聚糖处理对大豆幼苗生理指标的影响[J].资源开发与市场，2013，29（3）：228.

[2] 刘碧源，高仕英.壳聚糖及其衍生物的抗微生物活性研究进展[J].东北林业大学学报，2008，36（8）：29-42.

[3] 陆建农.壳聚糖在农业上应用的研究进展[J].中国植保导刊，2008，28（2）：16-17.

[4] 于明革，杨洪强，刘高峰，等.壳聚糖对黄瓜种子萌发和生长发育的影响[J].长江蔬菜，2003（3）：42-43.

[5] 刘桂智，朱英波，杜金有，等.壳聚糖在农业上应用的研究进展[J].中国农业通报，2007（8）：337-380.

[6] 李习宾，郭素娟.壳聚糖成膜剂包衣性能及对油松种子萌发的影响[J].种子，2012，31（4）：15-18.

[7] 徐伟亮，陈幼芳，吴国庆.种子包衣剂的合成和性能研究[J].种子，1999，18（3）：11-13.