1 研究背景

传统的食品包装材料多为石油基塑料，如聚乙烯和聚丙烯，然而，这些材料往往无法再生并且不可生物降解，导致资源浪费和环境污染。此外，人们经常在食品中添加抗氧化剂和抗菌剂，以防止食品变质，这可能对人体健康构成风险。活性包装作为一种新兴的包装技术受到了广泛的关注。活性包装旨在通过改变包装环境与食品之间的相互作用来提高食品质量并延长其保质期。随着消费者环保意识的增强并且对食品安全和质量要求的提高，壳聚糖、淀粉、琼脂糖等天然多糖在活性包装上的应用越来越广泛，这些天然多糖可以降解成水、二氧化碳和无机化合物，而不会留下有毒残留物。羟基苯甲酸型酚酸是一类具有多种生物学特性的酚酸，包括抗菌、抗氧化、抗癌、抗炎和抗糖尿病活性，因此，它们在各种行业得到了广泛的应用，如食品、化妆品和制药。然而，这些酚酸的水溶性较差，稳定性不足，在光照和高温条件下容易分解，因此，通常需要将其接枝到多糖上，以提高其水溶性和稳定性，并充分发挥其生物潜力。

集美大学肖琼副教授团队在《Food Hydrocolloids》期刊（IF=10.7）上发表了题目为“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），文章利用盐酸碳二亚胺法制备两种酚酸（对羟基苯甲酸和3,4-二羟基苯甲酸）修饰的琼脂糖（Ph-Ag和Da-Ag）。Ph-Ag和Da-Ag的表征使用了各种技术，包括紫外可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）和核磁共振光谱（NMR）证实了两种酚酸在琼脂糖上成功共价接枝。文章还评估了Ph-Ag和Da-Ag的理化性质、抗氧化和抗菌特性。将改性琼脂糖包被于草鱼鱼片上，4℃保存15天，证明了琼脂糖作为一种活性包装材料在食品保鲜方面的巨大潜力。

文章中分析琼脂糖的流变特性用到了上海保圣流变仪，那么具体操作方法是什么呢？

2 实验方法

1 苯甲酸衍生物改性琼脂糖的制备

将0.33 g对羟基苯甲酸和5.0 g琼脂糖溶解在250 mL二甲基甲酰胺（DMF）中，在30℃下剧烈搅拌，直到溶液清澈透明。随后，将4.0 g EDC•HCl和1.0 g DMAP加入混合物中，在30℃下磁力搅拌10 h。反应结束后，用乙醇（95%，v/v）沉淀琼脂糖，然后用乙醇过滤和冲洗三次。所得产品，记为Ph-Ag@4%，用蒸馏水透析48小时，然后冷冻干燥，随后粉碎，得到固体粉末，记为Ph-Ag@4%。同样，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 -二羟基苯甲酸修饰琼脂糖样品（Da-Ag）。将Da含量为0.36 g的样品命名为Da-Ag@4%；将Da含量为1.20 g的样品命名Da-Ag@12%。

2 流变仪测试方法

琼脂糖样品的流变性使用RH20流变仪测试。振荡频率扫描测试在25℃使用平行板（40 mm直径，1°角，并测试2 mm间隙）。测试前，温度和剪应力平衡5min，在25℃ 0.1-100%范围内进行应变扫描来建立线性粘弹性曲线。频率扫描在25℃ 1%应变下进行（在线性粘弹性区域内）。在振荡频率扫描试验中得到储能模量（G′）和损耗模量（G″）。将1.5%（w/v）的天然琼脂糖和改性琼脂糖通过微波加热溶解，然后冷却至75℃。每次分析所用的体积为2 mL。在振荡实验中，样品放置在两个板之间。

3 实验结果

1 天然和改性琼脂糖频率扫描结果分析

图1 天然琼脂糖和改性琼脂糖的接触角、水蒸气渗透性和频率扫描

在粘弹性区间进行动态频率扫描测试，以确定凝胶强度的变化。多糖的弹性和粘度用储能模量（G′）和损耗模量（G″）表示。当G′大于G″时，材料表现出更强的弹性特性，而当G″大于G′时，材料表现出更强的粘性特性。由图1（C）和（D）可以看出，随着频率的增加，每组样品的G′都大于G″，表现出明显的弹性。这是因为琼脂糖在25°C时是固体，因此反映了凝胶的性质。此外，这些流变参数几乎与研究范围内的频率无关，证明了凝胶网络的存在。Na-Ag的G′值最高，具有较好的弹性和凝胶强度。相反，接枝琼脂糖衍生物（Ph-Ag和Da-Ag）的G′随着接枝比例的增加而降低，这一趋势与凝胶强度和透明度观察结果一致。这表明化学修饰可能会干扰琼脂糖分子间双螺旋结构的形成和堆积。