壳聚糖冻融凝胶的制备及其性质调控方法开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

长期以来，水凝胶材料的制备以及在各种领域的应用，一直是研究的热门课题。而利用高分子材料冻融技术制备水凝胶是其中的一种方式，最早发现的高分子材料通过冻融过程可以形成水凝胶的是聚乙烯醇，后来发现黄原胶，透明质酸，刺槐豆胶，果胶，羧甲基纤维素，β-葡聚糖等都能够通过冻融过程形成水凝胶。目前，现有研究对高分子材料通过冻融过程形成水凝胶的形成机理已经取得了共识：高分子水凝胶在冷冻过程中，由于冰晶的形成与生长产生的膨胀压力挤压非水相的高分子材料，使得高分子之间形成交联，解冻后形成水凝胶。但是现在对凝胶形成的机理还不是很明确，大致有两种推论：①第一种是认为其中的氢键起主要作用，②第二种是认为共价化学键起主要作用。

在现有研究中，发现同样的高分子虽然都能形成凝胶，但是刺槐豆胶提高产品冻融稳定性的效果不如黄原胶。其中一个原因可能在于刺槐豆胶形成的冻融凝胶强度较差，而黄原胶形成的冻融凝胶强度更好，由此可见，冻融凝胶形成后，其流变质构特征对提高产品的冻融稳定性至关重要。因此初步设计的实验大部分围绕着流变学性质。

壳聚糖是一种亲水性天然高分子材料，因其来源经济、有良好的生物相容性、极小的毒性,诸多基团可以修饰因而具有许多独特性能,倍受关注。其凝胶制备方法大概分为物理法与化学法。物理凝胶是通过物理作用如静电作用、氢键、链的缠绕等形成的。化学凝胶是由化学交联形成的三维网络聚合物，其性能较物理凝胶稳定。壳聚糖水凝胶在组织工程与药物递送等方面也担当着重要的角色。因此壳聚糖水凝胶的研究具有很高的研究价值很大的研究空间。

2. 研究的基本内容和问题

研究的目标：本实验以中分子粘度的壳聚糖为原料预计制备性质较稳定的壳聚糖水凝胶。

研究的内容：将中分子粘度的壳聚糖溶于水中，加入转子放置在磁力搅拌器上搅拌，加入少量冰醋酸助溶，搅拌4h，此时壳聚糖分子充分伸展开，利用ph计调节ph，通过滴加氢氧化钠水溶液与氯化氢水溶液调节ph值，做不同的ph值梯度，分装于50ml白色塑料管内，大约装10ml,放入-25℃冰箱内冷冻24h，冷冻好放入4℃冰箱内解冻24h，测定其流变学性质。

预计做的内容：不同ph值对其凝胶特性的影响，不同浓度的壳聚糖对其凝胶特性的影响，不同冷冻方式对其凝胶特性的影响，不同解冻温度对其凝胶特性的影响，加入小分子物质如葡萄糖、氯化钠对其凝胶特的影响，测定其中红外光谱仪，

3. 研究的方法与方案

研究方法采用由简单到复杂逐步进行，首先研究高分子纯体系冻融成胶现象和机理，然后考察高分子与单一主要食品组分相互作用及后果，最后将所发现的规律应用于实际产品中。

技术路线：由高分子溶液出发，主要考察参数为高分子类型，结构，ph值，离子强度等。高分子溶液制备好进入冷冻，冷冻又分为速冻与缓慢冻结，速冻为液氮-196℃冻结，缓冻为-80℃与-25℃冻结。主要考察参数为冷冻速率以及冷冻温度，还有冷冻时间。冻好后进入解冻，解冻分加热解冻与缓慢解冻，加热解冻即放入水浴锅设定特定温度加热，而缓慢解冻则是把冻结好的高分子溶液放入4℃冰箱解冻24h，主要考察参数为解冻温度与时间。解冻后进入凝胶板块。凝胶处理分为两块，一种为测定其流变学特性，另一种则为冷冻干燥凝胶，测定流变学特性则为使用流变仪测定其储能模量与损耗模量；冷冻干燥凝胶则是直接放入真空冷冻干燥器内，制备完成后测定中红外光谱。主要考察参数为流变学特性与质构特性，微观结构以及官能团分析。最后一部分为壳聚糖水凝胶与多糖，蛋白质等物质的混合。主要考察参数为蛋白质变性以及淀粉老化等。

实验方法：

4. 研究创新点

本项目将高分子冻融凝胶化现象和提高冷冻食品品质关联，属于高分子材料领域和食品领域的交叉学科研究；

合适的高分子冻融凝胶可在冷冻食品加工过程中自然形成，不需要通过其它物理或化学方式诱导，在冷冻食品品质改善中有着良好的应用前景

5. 研究计划与进展

研究计划：

2016.09 确定课题并且查阅相关文献了解大概知识点及做相关预实验。

2016.10-2016.11 预实验做完后分析数据找出相应形成水凝胶条件。