疏水增强型淀粉/PVA生物降解膜的性能

以烷基烯酮二聚体为疏水化组分,环氧改性聚酰胺为增强交联组分制备了疏水增强型淀粉/聚乙烯醇膜。动态接触角和吸水率测试表明,烷基烯酮二聚体能大幅度提高膜的疏水性能,较佳的烷基烯酮二聚体含量为3.30%,疏水增强型淀粉/聚乙烯醇膜接触角可达90°,吸水率低至15.44%。环氧改性聚酰胺能明显改善膜的拉伸强度,但环氧改性聚酰胺含量过高对断裂伸长率不利。X-射线衍射表明烷基烯酮二聚体的内增塑作用和环氧改性聚酰胺的交联特性可增加膜的相容性。生物降解测试显示,疏水增强型淀粉/聚乙烯醇膜具有一定的生物降解性,但环氧改性聚酰胺使膜的生物降解性能下降。     

微生物肥料的包埋固定化研究

为了克服单种材料包埋的不足,提高微生物肥料包埋颗粒的综合性能,本研究以海藻酸钠（SA）配合聚乙烯醇（PVA）为包埋剂,并添加适宜辅料,对复合菌体（根瘤菌解磷菌解钾菌）进行包埋固定化,以包埋操作及颗粒综合性能等为指标,筛选出较优的包埋材料组成为:SA3.0%-PVA（2.5%~3.0%）辅料（SiO24.0%CaCO30.3%）。在此条件下,操作性和成球性较好,所得包埋颗粒呈规则球形,直径为3mm～4mm,机械强度为53.4g/g～59.6g/g,包埋率为91.4%～94.3%,经过72h增殖培养颗粒的活菌数达到1011cfu/g,增殖500多倍,活菌释放率达到90%以上。     

生物改性聚乙烯醇可降解包膜材料的特征及其光谱特性

聚乙烯醇溶于水可作为肥料的包膜材料,通过物理或化学改性,可影响聚乙烯醇缓释膜层的吸水性和降解性,提高其缓释性能和环境安全。为了探究改性聚乙烯醇膜材料的改性效果和降解能力,以壳聚糖为改性剂、二氧化硅为添加剂对聚乙烯醇进行改性,分析了改性聚乙烯醇成膜物理特性、生物降解性、红外表征及表面微观结构。研究结果表明,聚乙烯醇浓度85 g/kg,壳聚糖浓度16 g/kg,混合温度80℃,混合时间2 h条件下制备的膜材料吸水率降低明显,添加二氧化硅使聚乙烯醇浓度70 g/kg,壳聚糖浓度8 g/kg,混合温度60℃,混合时间2h条件下制备的膜材料吸水率最低,且二氧化硅添加量为5 g/kg时成膜降解率最高。红外光谱和扫描电镜分析表明,膜降解后一些主要官能团O-H、C-O键数量发生了变化,透射率增强,同时2 300 cm-1处波峰消失,这说明膜材料发生了一定的降解,同时其表面微观结构变得极为粗糙,出现很多凸起物,整体结构也变得更加松散,也说明其具有良好的生物降解性。红外光谱和电镜扫描的结果与质量变化试验的结果相一致,能够更客观地表征膜材料的降解性。     

厌氧—好氧串联系统对慢速可生物降解COD的去除（Ⅱ）——高温厌氧升流式污泥床的反应机制

分析了淀粉、纤维素和聚乙烯醇（PVA）这三种慢速可生物降解COD基质在高温（55℃）厌氧升流式污泥床中的降解过程机理。淀粉能够完全转化为挥发性有机酸、微生物污泥、生物气；纤维素颗粒的去除仅是被污泥床截留，而几乎不发生生化反应。少量的PVA基质在厌氧条件下能够被转化成有机酸。     

厌氧—好氧串联系统对慢速可生物降解COD的去除（Ⅰ）—对不同基质COD的去除能力

利用高温（55℃）升流式厌氧污泥床和好氧移动床生物膜反应器串联系统，研究了淀粉，纤维素和降乙烯醇（PVA）这3种在食品加工，造纸和印染工业废水中常见的慢速可生物降解COD基质的去除过程。淀粉－COD能够完全被生物降解，纤维素－COD在厌氧反应器中通过污泥床的截留和纤维物的沉降作用可以从水中完全去除，单一的PVA基质难于被生物降解，但是，PVA－COD在淀粉和PVA的双组分溶液中可以得到一定的去除率。     

纳米SiO2对聚乙烯醇基复合涂膜包装材料成膜透湿性能的影响

聚乙烯醇（PVA）由于其亲水性能而影响其在食品包装上的应用。本研究采用添加纳米SiO2对聚乙烯醇基复合涂膜包装材料进行改性,利用响应曲面方法研究SiO2、硬脂酸、戊二醛对三元复合涂膜材料成膜效能特性的影响及交互作用。结果表明：加入纳米SiO2可有效提高聚乙烯醇基复合涂膜包装材料的阻水阻湿性能,优化组成膜透湿率（8.18 g•m-2•d-1）比对照组（不添加纳米SiO2的PVA复合膜）降低26.61%（p<0.05）。硬脂酸、戊二醛对复合涂膜材料成膜的透湿率的影响与纳米SiO2存在显著的交互作用,每100 mL 5%（W/VH2O）的PVA溶液中纳米SiO2添加量在小于0.05 g范围内随着其含量增大,复合涂膜材料成膜透湿率随硬脂酸、戊二醛的比例增加而降低,阻水阻湿性能提高。     

机械活化玉米淀粉的微生物降解性能

为了提高玉米淀粉的微生物降解反应活性,采用搅拌球磨机对玉米淀粉进行机械活化,以活化时间为60 min的玉米淀粉和原淀粉为原料,酒曲为降解试剂进行微生物降解反应,并以降解产物的葡萄糖值（Dextrose Equivalent,DE）为评价指标,分别研究了糊化温度、pH值、淀粉浓度、降解时间、降解温度、酒曲培养液用量等因素对降解产物中葡萄糖值的影响,并采用扫描电镜对淀粉降解过程中的颗粒进行形貌观察。结果表明,机械活化预处理能提高玉米淀粉微生物降解反应液中葡萄糖的含量,且活化淀粉未经糊化就能直接被微生物降解,降解60 min时的DE值为36.76%,与原淀粉相比,提高了27.80个百分点。说明机械活化作用破坏玉米淀粉紧密的颗粒表面和结晶结构,有效地提高了微生物降解反应活性。     

纳米SiO2对PVA基复合涂膜包装材料成膜透湿性能的影响

为改善聚乙烯醇（PVA）涂膜的阻湿保鲜效能特性,该文采用添加纳米SiO2对PVA基复合涂膜包装材料进行改性,应用响应曲面方法研究SiO2、硬脂酸、戊二醛对三元复合涂膜材料成膜效能特性的影响及交互作用。结果表明：加入纳米SiO2改性可有效提高PVA基复合涂膜包装材料的阻水、阻湿性能,优化组成膜透湿率8.18 g/(m2·d)比对照组（不添加纳米SiO2的PVA复合膜）降低26.61%（p<0.05）;硬脂酸、戊二醛对复合涂膜材料成膜透湿率的影响与纳米SiO2存在显著的交互作用,每100 mL 0.05 g/mL的PVA溶液中纳米SiO2添加量在小于0.05 g范围内随着SiO2含量增大,复合涂膜材料成膜透湿率随硬脂酸、戊二醛的比例增加而降低,阻湿性能提高。     

肥料用改性聚乙烯醇包覆膜的制备及其性能的研究

采用有机高分子聚合反应制备缓释肥料的膜材料,对其进行红外表征,并通过浸水试验测定其吸水率,确定最佳改性方案。同时,为了进一步验证包膜材料对肥料养分的缓释作用,通过土柱淋洗试验测定包膜肥料的养分释放量,并将日本包膜肥料LP40与自制包膜肥料HP的缓释性能进行比较。结果表明, 环氧树脂中的环氧基团能与聚乙烯醇中的羟基发生醚化反应,减少分子中羟基数量,降低改性聚乙烯醇膜的吸水性; 在202℃的去离子水中,改性聚乙烯醇膜浸水24 h后,最低吸水率为1152 g/kg,比等浓度纯聚乙烯醇低884 g/kg; 聚乙烯醇浓度为70 g/kg,环氧树脂的加入量为25 g/kg（按聚乙烯醇溶液质量计）,反应温度为60℃,反应时间为2h,可得到吸水性较低的改性聚乙烯醇膜。自制包膜肥料HP具有一定的缓释效果,但与日本包膜肥料LP40相比缓释性能较差。     

淀粉基完全生物降解材料的研究

将淀粉与大豆渣、PVA等复配制备完全生物降解材料，考察了大豆渣、PVA用量对淀粉基完全生物降解材料力学性能的影响，发现拉伸强度随大豆渣、PVA的增加呈先升后降的趋势，断裂伸长率随大豆渣的增大而逐步下降，随PVA的增加则先升后降。同时还对添加纸粉或碳酸钙对材料力学性能的影响进行了考察，发现两者对材料的增强均不明显，但却显著降低断裂伸长率。当淀粉∶豆渣∶PVA∶甘油∶碳酸钙的比例为60∶10∶6∶10∶2时，所得的淀粉基生物降解材料具有较好的力学性能，其拉伸强度和断裂伸长率分别达到3.5 MPa和60%。所得淀粉基生物降解材料在100%湿度环境中的吸湿率测试表明，加入菜油或硬脂酸单甘酯可使吸湿率有所降低，而试样表面涂覆胶乳层吸湿率降低明显。将所得材料试样在腐殖土上放置7～8 d，试样表面微生物大量生长，菌覆盖率达60%以上。     

延长黄原胶缓释期的技术研究

【目的】研究了水杨酸(SA)在黄原胶(XG)及聚乙烯醇(PVA)为主要材料的基质型缓释系统中的释放速率。【方法】共设计了29个配方，分为4组:XG + PVA + SA、XG + PVA + 醋酸酯淀粉(AS) + SA、XG + PVA + 硬脂酸 + SA、XG + PVA + 壳聚糖(CS) + SA。根据设计的配方将材料研磨混匀后以聚乙烯醇溶液为粘合剂进行造粒。首先制作了6～10 mm五种造粒直径的缓释颗粒，并以4%、5%、6% (w/v)三种浓度的PVA溶液分别造粒，研究了造粒大小、PVA溶液浓度对颗粒释放行为的影响。确定造粒条件后研究了四种配方不同配比对颗粒释放行为的影响，采用静水溶出法和土柱淋溶法对释放行为进行表征，以水杨酸的释放率及累积释放量为指标绘制释放曲线。【结果】所制缓释颗粒的水杨酸释放曲线都遵循一个趋势:水杨酸释放率在前一段时间呈快速增长，转折点之后增长速度趋于平缓。根据试验结果分析，粗粒径的黄原胶溶胀更缓慢，对内容物的释放也会更慢。缓释颗粒直径较小时最终释放的百分比更高但由于比表面积大释放也更快，颗粒直径过大时最终释放的百分比会降低且持续时间也不会延长，最终选定造粒直径8 mm。对粘合剂PVA溶液的使用量的研究结果显示，在选取的三种PVA溶液浓度中，以浓度为4%的PVA溶液进行造粒、混合粉末与4%PVA溶液的比例(w/w)以1.1∶1为宜。四种不同组成的配方经优化后缓释效果最好的比例分别为:XG∶SA = 3∶1，在去离子水中释放持续约2.5天；XG∶AS∶SA = 3∶1∶1，在去离子水中释放持续时间2.5天；XG∶硬脂酸∶SA = 1∶1∶1，去离子水中持续时间约为3天；XG∶CS∶SA = 3∶1∶1，在去离子水中可持续4天，而在土柱中释放持续可达36天左右。【结论】使用0.178 mm粒径的黄原胶粉末，在XG∶CS∶SA = 3∶1∶1，造粒直径8 mm，以4% PVA溶液进行粘合造粒的条件下，所得缓释颗粒的土柱淋溶释放时间可长达36天，为本试验所得释放时间最长的缓释体系。该缓释系统成本较低廉，制作方法简单，对环境友好。     

Uptake of Cu2+ by starch granules as affected by counterions

Potato and wheat starch granules were soaked in 1% aqueous solutions of copper(II) salts: acetate, chloride, and sulfate. Such treatment caused sorption of Cu(2+) ions at the granule surface and their penetration into the granule interior as was proven, for sectioned granules of investigated starch, by scanning electron microscopy combined with an X-ray microanalysis system (energy dispersive spectroscopy). Copper ions incorporated into the granules influenced the starch thermal stability. Uptake of Cu(2+) by potato, determined by flame atomic absorption spectrometry, was much higher than obtained for the wheat starch. Moreover, it was dependent on copper counteranions present in the solution. In all investigated granules, the most effective sorption occurred in the acetate solution. Starch dehydration or/and freezing and thawing, affecting the water-dependent inner structure of the granules, also influenced the amount of Cu(2+) taken from the solutions. Thus, compared to that in native starch, this value was considerably higher in Cu(CH 3COO)2, almost unchanged in CuSO4, and significantly lower in the case of CuCl2 solution. The influence of chloride and sulfate anions seemed to correlate with their water structure-making and structure-breaking ability, affecting the migration of Cu(2+) in the amorphous parts of the granules. However, high Cu uptake observed for acetate solution could be explained on the basis of acetate anion hydrolysis activating the polysaccharide matrix for cation binding. The obtained results provide new information about interactions of starch granules with salt solution and therefore support our understanding of starch properties.     

热塑性辐照玉米淀粉薄膜的制备及表征

为了提高热塑性淀粉基薄膜的力学性能,采用0、10、20、30、40、50 kGy 6个剂量的~(60)Co-γ射线对玉米淀粉进行辐照处理,研究辐照对玉米淀粉结构、颗粒尺寸的影响;并以辐照玉米淀粉为原材料,采用挤出造粒、熔融吹塑法制备热塑性辐照玉米淀粉薄膜,研究辐照剂量对热塑性薄膜力学性能、表面形貌的影响。结果表明,~(60)Co-γ射线能够有效破坏玉米淀粉分子内、分子间氢键,降低玉米淀粉的刚性;能够有效减小玉米淀粉的颗粒尺寸,增加玉米淀粉的加工流动性。随着辐照剂量的增加,热塑性辐照玉米淀粉薄膜的力学性能不断增加;未熔融颗粒不断减少,表面形貌更加均匀、平整。综合考虑热塑性辐照玉米淀粉薄膜的力学性能和钴源能耗,40kGy剂量辐照的玉米淀粉制备的热塑性淀粉基降解薄膜更具有实用价值。本研究结果为辐照玉米淀粉制造热塑性降解薄膜提供了理论依据和实际参考。     

均质压力对玉米淀粉机械力化学效应的影响

为了研究均质压力对玉米淀粉微观结构及理化性质的影响,该文以玉米淀粉为原料,通过X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)、快速黏性分析仪(rapid visco analyser,RVA)、偏光显微镜(polarizing microscope,PLM)、激光共聚焦显微镜(confocal laser scanning microscopy,CLSM)等手段研究不同压力(20、60、100、140 MPa)下淀粉结构及性质变化,并探究其相互关系,揭示均质压力对淀粉颗粒机械力化学效应。结果表明:均质压力处理对玉米淀粉结构及性质产生显著影响。经20~140 MPa处理后,与原淀粉相比,中央腔及孔道结构模糊,粒径、糊化黏度减小,结晶度下降,水溶指数和透光率呈上升趋势。20~100 MPa范围内,随均质压力增大,淀粉颗粒形貌逐渐破坏,球状凸起结构增加,100 MPa处理时中心球体最为明显,且与60 MPa相比,结晶度变大,膨胀度显著下降。当140 MPa处理时,颗粒内部球状凸起、碎片及孔洞结构显著减少,偏光十字破坏,糊化焓降低。可见不同均质压力对淀粉颗粒的无定形区、亚结晶区和结晶区产生不同程度的机械力化学作用,导致淀粉颗粒内部依次发生了聚集和团聚效应。该结果为研究淀粉化学活性及生产高性能变性淀粉提供理论支撑。     

聚氨酯/蒙脱土复合控释肥膜材的制备与性能

【目的】蒙脱土 (MMT) 是一种由纳米硅酸盐片层堆积的粘土矿物，具有优良的力学、热学及气体阻隔性能。本研究尝试了不同离子交换剂，以使其能在聚氨酯 (PU) 基体中充分剥层分散，制成力学性能与控释性能优良的复合控释肥膜材。【方法】试验选用3种有机离子交换剂十八烷基三甲基氯化铵 (SA1)、十二烷基双羟乙基甲基氯化铵 (SA2)、二甲基双十八烷基氯化铵 (SA3) 对MMT进行插层改性，然后通过原位聚合制备蓖麻油基聚氨酯/蒙脱土 (PU/MMT) 复合缓释肥膜材。纳米粒子及复合膜材的形态与结构用电镜扫描、傅里叶红外光谱、X射线衍射等方法进行了表征。采用吸水法和浸泡法测试了PU/MMT复合膜材的动态力学性能和热稳定性能及缓释性能。【结果】3种有机插层改性的MMT纳米粒子在PU基质中具有良好的分散性和相容性，纳米粒子的加入也明显改进了PU基质的动态力学性能、热稳定性能以及缓释性能，其中SA2改性MMT对复合膜材的动态力学性能和热稳定性影响最为明显，使基质PU的玻璃化转变温度 (Tg) 从30℃增加到80℃，热分解温度从300℃增加到330℃，因为SA2结构中的双羟乙基能使MMT与PU结合更加紧密；而SA3改性MMT制备的复合膜材缓释性能最佳，使尿素释放时间从30天增加到75天，因为SA3含有双长链有机结构。【结论】采用十二烷基双羟乙基甲基氯化铵或者二甲基双十八烷基氯化铵对MMT进行插层改性，可制备结构疏松、在聚合物中分散性良好的纳米粒子。添加改性蒙脱石纳米粒子可大大提高聚合物包膜材料的吸水性和稳定性，从而制备出阻隔性能优良、释放期理想且价廉质高的PU/MMT复合控释肥膜材。     

SA-IP-SPS型保水剂及其对土壤物理性能的影响

以未经预处理的工业级丙烯酸、聚乙烯醇为原料，首先通过氯磺酸磺化法在聚乙烯醇分子中引入强亲水性离子基团，然后采用静态水溶液聚合法合成了吸盐水率较高、凝胶机械强度较高的的聚丙烯酸钠-聚乙烯醇硫酸钠互穿网络(SA-IP-SPS）型保水剂。研究了SA-IP-SPS型保水剂含量、颗粒大小对南方赤红壤的水分抑蒸发性能和团粒结构的影响，比较研究结果表明，SA-IP-SPS型保水剂对赤红壤的水分抑蒸发性能和团粒结构改良性能与丙烯酸-丙烯酰胺交联共聚型保水剂效果相当，但明显优于传统的交联聚丙烯酸钠保水剂。     

Composite films from pectin and fish skin gelatin or soybean flour protein

Composite films were prepared from pectin and fish skin gelatin (FSG) or pectin and soybean flour protein (SFP). The inclusion of protein promoted molecular interactions, resulting in a well-organized homogeneous structure, as revealed by scanning electron microscopy and fracture-acoustic emission analysis. The resultant composite films showed an increase in stiffness and strength and a decrease in water solubility and water vapor transmission rate, in comparison with films cast from pectin alone. The composite films inherited the elastic nature of proteins, thus being more flexible than the pure pectin films. Treating the composite films with glutaraldehyde/methanol induced chemical cross-linking with the proteins and reduced the interstitial spaces among the macromolecules and, consequently, improved their mechanical properties and water resistance. Treating the protein-free pectin films with glutaraldehyde/methanol also improved the Young's modulus and tensile strength, but showed little effect on the water resistance, because the treatment caused only dehydration of the pectin films and the dehydration is reversible. The composite films were biodegradable and possessed moderate mechanical properties and a low water vapor transmission rate. Therefore, the films are considered to have potential applications as packaging or coating materials for food or drug industries.     

超微粉碎对青稞麸皮粉微观结构及功能特性的影响

为研究超微粉碎对青稞麸皮表观结构及物化特性的影响,探究青稞麸皮超微粉作为食品辅料的可行性。该研究以青稞麸皮为原料,通过气流超微粉碎处理得到青稞麸皮微粉,并比较青稞麸皮粗粉与微粉的微观结构及功能特性。结果表明,青稞麸皮粗粉经超微粉碎20、40 min后获得了平均粒径为72.52和22.69μm的粉体。随着粉体粒径的减小,粉体更加细腻,分布更均匀,色泽更白亮;且对青稞麸皮的营养成分有较好的保留;但超微粉碎并未对粉体的微观结构产生较大影响。与青稞麸皮粗粉相比,2种微粉的休止角与滑角均变大;水溶性增加,持水力和持油力减小,膨胀力和振实密度、堆积密度显著降低(P<0.05);对阳离子交换能力减小,但胆酸盐的吸附能力增强;显著(P<0.05)增加了青稞麸皮微粉的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、崩解值,降低了其回生值;青稞麸皮微粉(平均粒径72.52μm)的膨胀力、持水力、持油力、阳离子交换能力、胆酸盐吸附能力均优于微粉(平均粒径22.69μm)。研究为青稞麸皮的深加工利用提供一定的理论依据。     

Graft polymerization of native chicken feathers for thermoplastic applications

Inexpensive and biodegradable thermoplastics were developed through graft polymerization of native chicken feather with methyl acrylate as a potential substitute for petroleum products. Poultry feathers are available in large quantities at a low price. However, natural chicken feathers have poor thermoplasticity, cannot be used to develop thermoplastic products, have very limited industrial applications, and are often considered as solid wastes. In this research, the effects of graft polymerization conditions, such as molar ratio of NaHSO(3) to K(2)S(2)O(8), initiator and monomer concentrations, pH, temperature and time of polymerization, on grafting parameters, that is, the conversion of monomer to polymer, grafting percentage, and grafting efficiency were evaluated. Methyl acrylate was found to be successfully grafted onto functional groups on the surfaces of the chicken feathers, and optimal graft polymerization conditions were also obtained. The feather-g-poly(methyl acrylate) developed showed good thermoplasticity, and feather films had substantially higher tensile properties than soy protein isolate and starch acetate films.