1 研究背景

傳統(tǒng)的食品包裝材料多為石油基塑料，如聚乙烯和聚丙烯，然而，這些材料往往無法再生并且不可生物降解，導致資源浪費和環(huán)境污染。此外，人們經(jīng)常在食品中添加抗氧化劑和抗菌劑，以防止食品變質(zhì)，這可能對人體健康構(gòu)成風險。活性包裝作為一種新興的包裝技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注。活性包裝旨在通過改變包裝環(huán)境與食品之間的相互作用來提高食品質(zhì)量并延長其保質(zhì)期。隨著消費者環(huán)保意識的增強并且對食品安全和質(zhì)量要求的提高，殼聚糖、淀粉、瓊脂糖等天然多糖在活性包裝上的應(yīng)用越來越廣泛，這些天然多糖可以降解成水、二氧化碳和無機化合物，而不會留下有毒殘留物。羥基苯甲酸型酚酸是一類具有多種生物學特性的酚酸，包括抗菌、抗氧化、抗癌、抗炎和抗糖尿病活性，因此，它們在各種行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，如食品、化妝品和制藥。然而，這些酚酸的水溶性較差，穩(wěn)定性不足，在光照和高溫條件下容易分解，因此，通常需要將其接枝到多糖上，以提高其水溶性和穩(wěn)定性，并充分發(fā)揮其生物潛力。

集美大學肖瓊副教授團隊在《Food Hydrocolloids》期刊（IF=10.7）上發(fā)表了題目為“Active packaging coating based on agarose grafted with benzoic acid derivatives: Preparation, characterization and application in fish preservation"的文章（DOI: 10.1016/j.foodhyd.2024.110002），文章利用鹽酸碳二亞胺法制備兩種酚酸（對羥基苯甲酸和3,4-二羥基苯甲酸）修飾的瓊脂糖（Ph-Ag和Da-Ag）。Ph-Ag和Da-Ag的表征使用了各種技術(shù)，包括紫外可見光譜（UV-Vis）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、X射線光電子能譜（XPS）和核磁共振光譜（NMR）證實了兩種酚酸在瓊脂糖上成功共價接枝。文章還評估了Ph-Ag和Da-Ag的理化性質(zhì)、抗氧化和抗菌特性。將改性瓊脂糖包被于草魚魚片上，4℃保存15天，證明了瓊脂糖作為一種活性包裝材料在食品保鮮方面的巨大潛力。

文章中分析瓊脂糖的流變特性用到了上海保圣流變儀，那么具體操作方法是什么呢？

2 實驗方法

1 苯甲酸衍生物改性瓊脂糖的制備

將0.33 g對羥基苯甲酸和5.0 g瓊脂糖溶解在250 mL二甲基甲酰胺（DMF）中，在30℃下劇烈攪拌，直到溶液清澈透明。隨后，將4.0 g EDC•HCl和1.0 g DMAP加入混合物中，在30℃下磁力攪拌10 h。反應(yīng)結(jié)束后，用乙醇（95%，v/v）沉淀瓊脂糖，然后用乙醇過濾和沖洗三次。所得產(chǎn)品，記為Ph-Ag@4%，用蒸餾水透析48小時，然后冷凍干燥，隨后粉碎，得到固體粉末，記為Ph-Ag@4%。同樣，用1.05 g的Ph合成Ph- Ag，得到Ph-Ag@12%，按照程序操作。采用上述方法合成了3,4 -二羥基苯甲酸修飾瓊脂糖樣品（Da-Ag）。將Da含量為0.36 g的樣品命名為Da-Ag@4%；將Da含量為1.20 g的樣品命名Da-Ag@12%。

2 流變儀測試方法

瓊脂糖樣品的流變性使用RH20流變儀測試。振蕩頻率掃描測試在25℃使用平行板（40 mm直徑，1°角，并測試2 mm間隙）。測試前，溫度和剪應(yīng)力平衡5min，在25℃ 0.1-100%范圍內(nèi)進行應(yīng)變掃描來建立線性粘彈性曲線。頻率掃描在25℃ 1%應(yīng)變下進行（在線性粘彈性區(qū)域內(nèi)）。在振蕩頻率掃描試驗中得到儲能模量（G′）和損耗模量（G″）。將1.5%（w/v）的天然瓊脂糖和改性瓊脂糖通過微波加熱溶解，然后冷卻至75℃。每次分析所用的體積為2 mL。在振蕩實驗中，樣品放置在兩個板之間。

3 實驗結(jié)果

1 天然和改性瓊脂糖頻率掃描結(jié)果分析

圖1 天然瓊脂糖和改性瓊脂糖的接觸角、水蒸氣滲透性和頻率掃描

在粘彈性區(qū)間進行動態(tài)頻率掃描測試，以確定凝膠強度的變化。多糖的彈性和粘度用儲能模量（G′）和損耗模量（G″）表示。當G′大于G″時，材料表現(xiàn)出更強的彈性特性，而當G″大于G′時，材料表現(xiàn)出更強的粘性特性。由圖1（C）和（D）可以看出，隨著頻率的增加，每組樣品的G′都大于G″，表現(xiàn)出明顯的彈性。這是因為瓊脂糖在25°C時是固體，因此反映了凝膠的性質(zhì)。此外，這些流變參數(shù)幾乎與研究范圍內(nèi)的頻率無關(guān)，證明了凝膠網(wǎng)絡(luò)的存在。Na-Ag的G′值最高，具有較好的彈性和凝膠強度。相反，接枝瓊脂糖衍生物（Ph-Ag和Da-Ag）的G′隨著接枝比例的增加而降低，這一趨勢與凝膠強度和透明度觀察結(jié)果一致。這表明化學修飾可能會干擾瓊脂糖分子間雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成和堆積。