保圣流變儀：探索瓊脂糖基活性包裝材料性能的關鍵助力

 一、研究背景

在食品包裝領域，傳統石油基塑料包裝帶來的資源浪費和環境污染問題日益嚴峻，人們對食品安全和環保的關注度不斷提升，促使天然多糖基活性包裝材料成為研究熱點。瓊脂糖作為一種可食用的海藻多糖，具備良好的成膜性、生物相容性和生物降解性，在食品、生物醫學等領域應用廣泛，是極具潛力的活性包裝材料基質。然而，未經改性的瓊脂糖在抑制微生物生長和脂質氧化方面存在不足，限制了其在食品保鮮中的應用。

為提升瓊脂糖性能，研究人員嘗試將具有抗菌、抗氧化活性的物質接枝到瓊脂糖上。在這個過程中，精確表征改性瓊脂糖的物理化學性質、流變特性等至關重要。流變性能作為材料的關鍵特性之一，能反映其在不同條件下的流動和變形行為，對于評估材料在實際應用中的性能表現意義重大。保圣流變儀憑借其精確的測量能力，在研究瓊脂糖及其改性產物的流變性能方面發揮著不可替代的作用，為深入探究材料性能、優化材料應用提供了有力支持。

 二、實驗方法

 （一）材料準備

實驗選用分子量為335000Da、凝膠強度≥1200g/cm2等指標符合要求的瓊脂糖，以及對羥基苯甲酸（Ph）、3,4 - 二羥基苯甲酸（Da）等多種試劑。從當地市場購買草魚，用于后續的保鮮實驗。

 （二）改性瓊脂糖的制備

采用EDC?HCl/DMAP方法合成對羥基苯甲酸改性瓊脂糖（Ph - Ag）和3,4 - 二羥基苯甲酸改性瓊脂糖（Da - Ag）。根據反應物用量不同，制備出接枝率分別為4%和12%的改性瓊脂糖樣品（Ph - Ag@4%、Ph - Ag@12%、Da - Ag@4%、Da - Ag@12%）。

（三）保圣流變儀測試

（四）

使用保圣RH20流變儀對瓊脂糖樣品進行流變性能測試。測試前，將1.5%（w/v）的瓊脂糖樣品溶液用微波加熱溶解后冷卻至75°C，取2mL用于分析。在25°C下，采用平行板幾何形狀（直徑40mm，1°角，測試間隙2mm）進行振蕩頻率掃描測試。測試前先對溫度和剪切應力平衡5min，在0.1 - 100%應變范圍內進行應變掃描以確定線性粘彈性區域，然后在1%應變（在線性粘彈性區域內）、25°C下進行頻率掃描，獲取儲存模量（G）和損耗模量（G″）數據。

 三、實驗結果

 （一）流變性能變化趨勢

隨著頻率增加，所有樣品組的儲存模量（G）始終大于損耗模量（G″），表現出明顯的彈性行為，這是因為瓊脂糖在25°C時為固體，體現了凝膠的性質。同時，在研究的頻率范圍內，這些流變參數幾乎與頻率無關，證明了凝膠網絡的存在。

 （二）不同樣品的模量差異

未改性的瓊脂糖（Na - Ag）表現出最高的儲存模量（G），意味著其具有優越的彈性和凝膠強度。而接枝后的瓊脂糖衍生物（Ph - Ag和Da - Ag）的G隨著接枝率的增加而降低。例如，Ph - Ag@12%和Da - Ag@12%的G明顯低于Ph - Ag@4%和Da - Ag@4%，這一趨勢與凝膠強度和透明度的觀察結果一致。

 四、保圣流變儀的重要性

 （一）精準揭示材料流變特性

保圣流變儀能夠精確測量瓊脂糖及其改性產物的儲存模量和損耗模量，通過這些數據準確反映材料的彈性和粘性變化，幫助研究人員深入了解材料在不同條件下的流變行為。例如，明確了瓊脂糖在不同頻率下的彈性和粘性特征，以及接枝改性對其流變性能的影響規律，為后續材料性能優化提供了關鍵依據。

 （二）輔助分析材料結構與性能關系

根據流變儀測試結果，結合其他表征手段（如FTIR、NMR等），研究人員可以深入分析材料結構與性能之間的內在聯系。如通過G的變化，推測化學改性干擾了瓊脂糖分子間雙螺旋結構的形成和堆積，進而影響材料的凝膠強度等性能，為解釋材料性能變化提供了微觀層面的支持。

 （三）為材料應用提供關鍵數據支持

在評估改性瓊脂糖作為活性包裝材料的適用性時，流變性能是重要的參考指標。保圣流變儀提供的數據有助于判斷材料在實際應用中的性能表現，如在形成包裝涂層時的流動性、柔韌性等，為優化材料在食品保鮮等領域的應用提供了有力的數據支撐，推動了瓊脂糖基活性包裝材料的研究與發展。