静电纺丝制备魔芋葡甘聚糖-纳米四氧化三铁纳米纤维膜结构及性能

谢建华　谢丙清　张桂云　郑璐嘉　黄艺宁　王文成　林常青　庞杰

摘  要： 将魔芋葡甘聚糖-纳米四氧化三铁共混，通过静电纺丝技术进一步制备纳米纤维膜，研究纳米四氧化三铁、KGM、甘油、Na2CO3含量对纳米纤维膜力学性能的影响。结果表明，纳米Fe3O4、KGM、甘油、Na2CO3含量对纳米纤维膜性能有较大影响，当纳米Fe3O4含量为1.0%，KGM含量为1.2%，甘油含量为0.1%，Na2CO3含量为0.1%时，制得的纳米纤维膜的拉伸强度为28.35 MPa，断裂伸长率为6.42%。X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）证明静电使KGM分子和Fe3O4粒子间存在着较强的相互作用，形成纤维表面的微孔结构薄膜。此外其静电纺丝增加了薄膜的性能，静电纺丝使膜的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了72.4%和32.0%，水蒸汽透过系数和氧气透过率分别降低了35.2%和49.7%，且通过静电纺丝可使膜具有一定抗氧化性能。

关键词：魔芋葡甘聚糖;纳米四氧化三铁;静电纺丝;结构;性能

中图分类号：TS206.4       文献标识码：A

Structure and Properties of Electrospun Konjac Glucomannan /Fe3O4 Nanofiber Membrane

XIE Jianhua1，2， XIE Bingqing3， ZHANG Guiyun1，2， ZHENG Lujia1， HUANG Yiling1，2， WANG Wencheng1，2， LIN Changqing1，2， PANG Jie3*

1. Department of Food and Biology Engineering， Zhangzhou Profession and Technology Institute， Zhangzhou， Fujian 363000， China; 2. Applied Technical Engineering Center of Further Processing and Safety of Agricultural Products， Higher Education Institutions in Fujian Province， Zhangzhou， Fujian 363000， China; 3. College of Food Science， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou， Fujian 350002， China

Abstract： Konjac glucomannan （KGM） was mixed with nano-Fe3O4 to prepare the nanofiber composite membrane by the electrospinning technology. Results indicated that the content of raw materials， including nano-Fe3O4， KGM， glycerin， and Na2CO3， had considerable impact on the mechanical property of nanofiber membrane. When the ratio of nano-Fe3O4， KGM， glycerin， and Na2CO3 in the composite membrane was 1.0%， 1.2%， 0.1% and 0.1% respectively， the tensile strength was 28.35 MPa and the elongation at break was 6.42%. The X-ray diffraction （XRD） and scanning electron microscopy （SEM） showed that there was a strong electrostatic interaction between KGM molecule and nano-Fe3O4 particles， forming a microporous thin film on the surface of the nanofiber. In addition， the electrostatic spinning technology endowed the film some special properties. The tensile strength and elongation at break of the film increased by 72.4% and 32.0%， respectively. The water vapor permeability and oxygen permeability decreased by 35.2% and 49.7%， respectively. Moreover， the film had certain antioxidant properties through electrostatic spinning.

Keywords： konjac glucomannan; nano Fe3O4; electrospun; structure; properties

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.03.038

靜电纺丝技术是生产纤维膜的重要手段[1]，它制备的纤维膜具有孔径小且分布均一、比表面积高等特点[2-3]，同时具备力学性能稳定、纤维连续性好等优点，因此它被广泛应用于食品包装材料、生物医学材料及环保材料等领域[4-5]。

魔芋葡甘聚糖（KGM）作为一种天然植物多糖，具有良好的成膜性、可降解性、可再生性、凝胶性等特性[6]，被广泛应用于食品、医药、化工以及生物领域[7-8]。但是，KGM直接用物理共混干燥成膜存在易吸湿、机械强度差以及性能单一等问题[9-10]。纳米四氧化三铁（Fe3O4）是目前应用最广泛的磁性纳米材料之一，具有无刺激性、无毒、良好的电磁、导电、导热及阻隔性良好等诸多特性[11-12]，在生物学材料、光学、电子等方面应用[13-14]，是近年来纳米材料研究中的热点。……