魔芋葡甘聚糖/海藻酸钙薄膜的脱乙酰化改性增强湿态力学性能研究

本文通过脱乙酰化改性魔芋葡甘聚糖（KGM），显著提升了脱乙酰化KGM（DKGM）/海藻酸钠（SA）水凝胶的强度及DKGM/Ca2+交联SA复合薄膜的湿态力学性能。研究发现53.77%脱乙酰度（DD）的薄膜具有最优性能（拉伸强度2.896 MPa，韧性1610.74 KJ/m3），并通过FTIR、XPS等揭示了氢键增强与分子聚集的微观机制，为可食用包装设计提供了新策略。

　　

Highlight

本研究通过精准调控魔芋葡甘聚糖（KGM）的脱乙酰化程度（DD），显著提升了DKGM/海藻酸钙（Ca-SA）复合薄膜的湿态力学性能与疏水性。最佳性能薄膜（DD=53.77%）的拉伸强度达2.896 MPa，而过度脱乙酰（DD=83.34%）反而导致性能下降（1.541 MPa）。水接触角与溶胀实验证实脱乙酰化增强了材料疏水性，XPS和FTIR分析揭示了氢键网络与分子间相互作用的强化机制。

Materials

海藻酸钠（SA）购自青岛惠泽林生物科技，魔芋葡甘聚糖（KGM）由湖北康顺魔芋胶公司提供，氯化钙（CaCl₂）等试剂均为分析纯。

Preparation of composite gels and films

采用不同浓度Na₂CO₃溶液（0.15%-0.40%）对KGM进行梯度脱乙酰化，通过凝胶挤出成膜法制备复合薄膜。

Dynamic rheological analysis of gels

动态流变分析显示，所有样品的储能模量（G’）均高于损耗模量（G’’），tanδ<1，证实凝胶的弹性主导特性。脱乙酰化显著提升了DKGM/SA凝胶的G’值，表明交联网络增强。

Conclusion

适度脱乙酰化通过增加氢键密度和均相交联网络提升薄膜性能，而过度脱乙酰会导致微观相分离。该研究为基于KGM/SA的可食用包装设计提供了理论支持。