离子诱导凝胶化与球磨法制备纳米壳聚糖的功能特性及热稳定性比较研究

《Food Biophysics》：Comparative Evaluation of Functional Properties and Thermal Stability of Nanochitosan Synthesized Via Ionotropic Gelation and Ball Milling

本研究针对纳米壳聚糖制备方法差异导致的性能分化问题，由研究人员系统比较了自上而下（球磨法，BNC）与自下而上（离子诱导凝胶法，INC）两种合成路径。结果显示INC具有更高吸湿性（水分13.22%、吸水率1365.33%）及热稳定性（700℃残留质量35.7%），而BNC则更适合湿度敏感食品包装。该研究为生物可降解薄膜的填料选择提供了关键理论依据。

　　

科学家们开展了一项有趣的对比研究，系统评估了通过离子诱导凝胶化（ionotropic gelation，INC）和球磨法（ball milling，BNC）制备的纳米壳聚糖（nanochitosan）在物理特性和功能表现上的差异。研究发现，采用离子交联技术合成的INC样品展现出更高的吸湿能力——其水分含量达到（13.22±0.28）%，吸水率高达（1365.33±4.75）%，同时 Hausner 比值（1.5±0.21）和 Carr 指数（30.82±4.65）% 也显著更高，表明这类颗粒更易吸湿、流动性差但团聚性强。

通过场发射扫描电镜（FESEM）观察，两种纳米颗粒表面均呈现凹凸形貌，其中BNC平均直径为93.16纳米，INC则更细小，仅为66.47纳米。而动态光散射（DLS）检测显示，BNC的流体力学直径达到（667.46±55.692）纳米，INC则为（293.4±1.852）纳米，暗示后者在溶液中分散性更优。

傅里叶变换红外光谱（FTIR）中INC的特征峰从1649 cm^?1位移至1544.44 cm^?1，证实了壳聚糖（C）与三聚磷酸钠（STTP）的成功交联。热分析方面，BNC的熔解焓（ΔH=272.5 J/g）高于INC（ΔH=211 J/g），说明两者均存在非晶区；热重分析（TGA）则揭示BNC的最大分解峰温（T_max）为306.22°C，而INC在700°C高温下仍能保留约35.7%的残余质量，展现出优异的高温稳定性。

综合来看，INC凭借均匀的粒径分布、强离子相互作用以及高温残炭能力，更适合作生物可降解薄膜的填料，尤其适用于生鲜产品包装；而BNC则因较低吸湿性，在水分敏感型食品包装中更具潜力。