超声强化ε-聚赖氨酸-壳聚糖共价复合反应机理及产物抑菌特性研究

壳聚糖和ε-聚赖氨酸作为高效安全的天然抗菌剂，在食品储藏保鲜中的应用受到了极大的关注。国内外对于壳聚糖及ε-聚赖氨酸的研究主要集中于制备工艺和化学改性，而对其共价复合物的形成机理及抑菌特性的研究尚未见报道。本项目研究ε-聚赖氨酸与壳聚糖在超声波介质中的共价复合反应条件对反应速率及产物功能特性的影响，调控反应参数，制备多功能高效食品抗菌剂。结合产物的结构及性质表征，阐明超声辐射强化ε-聚赖氨酸-壳聚糖共价复合反应机理；从细胞形态、生理生化、亚细胞结构变化的角度探明ε-聚赖氨酸-壳聚糖复合物的抑菌特性及其抑菌机理，为其在食品储藏保鲜中的应用提供科学依据及理论基础。

本课题以ε-聚赖氨酸、壳聚糖为原料，通过美拉德反应制备了ε-聚赖氨酸-壳聚糖共价复合物，对反应条件、主要分析方法、共价复合物的结构和功能特性进行了系统研究。首先研究了温度、时间、质量比对ε-聚赖氨酸/壳聚糖美拉德反应程度及产物乳化性和抗氧化性的影响。凝胶渗透色谱、傅里叶红外光谱、DSC等分析结果表明，ε-聚赖氨酸/壳聚糖通过美拉德反应生成了共价复合物，ε-聚赖氨酸、壳聚糖质量比1:1、反应温度80℃、反应时间9h制备的共价复合物不仅乳化性得到改善，而且保留了一定的抗氧化性。其次，对美拉德反应前后ε-聚赖氨酸/壳聚糖制成膜的性质进行了研究。ε-聚赖氨酸/壳聚糖复合膜的结构紧凑、致密；美拉德反应对ε-聚赖氨酸/壳聚糖复合膜的力学性质、膜厚度和含水量影响较小，对溶解性和色差影响显著。随美拉德反应的进行，复合膜的溶解性降低，色差增大。最后，对美拉德反应前后ε-聚赖氨酸/壳聚糖复合物的抑菌性和抑菌机理进行了研究。反应温度和反应时间对ε-聚赖氨酸-壳聚糖共价复合物抑菌性的影响不显著，ε-聚赖氨酸/壳聚糖质量比1:1的复合物的抑菌性最高；不管是对大肠杆菌还是对金黄色葡萄球菌，能被复合物快速杀死的都是因为复合物迅速破坏了其细胞膜所致。. 本课题通过三年的研究工作，已完成项目计划内容。关于外加物理场对ε-聚赖氨酸/壳聚糖共价复合反应及产物特性的影响方面，经多次探索发现超声波对ε-聚赖氨酸/壳聚糖共价复合反应影响不显著，因此对超声强化ε-聚赖氨酸-壳聚糖共价复合反应未做进一步探讨。在本课题的基础上，本项目增添了ε-聚赖氨酸/葡聚糖共价复合反应及产物抑菌性的研究，研究结果拓宽了ε-聚赖氨酸的应用范围。