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PLA、PBAT、PPC三合一，制備出抗氧抗菌可生物降解的保鮮膜
文章來(lái)源：賢集網(wǎng) 更新時(shí)間：2024-03-15 16:21:14
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微生物腐敗和氧化變質(zhì)一直是食品安全和消費(fèi)者健康的重大威脅，活性包裝的興起為延長(zhǎng)食品貨架期提供了有效的方法，隨著傳統(tǒng)包裝造成的環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻，以可生物降解材料為基材的新型活性包裝正成為未來(lái)包裝的發(fā)展方向。 在保證可生物降解基材性能滿足要求的前提下，設(shè)計(jì)安全高效的活性控釋系統(tǒng)，并將二者有效結(jié)合是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)與關(guān)鍵。江南大學(xué)，弓雪峰團(tuán)隊(duì)制備了一種響應(yīng)控釋型抗氧抗菌活性配合體，并研究了可生物降解基材配方，最終制備成一種新型抗氧抗菌活性薄膜。 可降解材料——PBAT PBAT，中文名稱(chēng)：聚對(duì)苯二甲酸己二酸丁二醇酯，乳白色或淡黃色白色顆粒，無(wú)嗅無(wú)味，是由己二酸、對(duì)苯二甲酸與丁二醇直接縮合共聚得到脂肪-芳香族共聚酯材料；其熔點(diǎn)115-130°C，密度：1.23g/cm3，韌性好，耐撕裂強(qiáng)度高，加工溫度窗口寬，成膜性好，非常適于吹塑、流涎、淋涂成膜，能在各種通用的普通塑料成膜設(shè)備上加工成型；能在特定條件下如堆肥、海水等或自然環(huán)境下，被微生物完全分解為二氧化碳和水等，是一種最適合薄膜類(lèi)產(chǎn)品的完全生物降解材料。 PBAT作為新型塑料材料具有生物降解性優(yōu)異、用途廣泛等特點(diǎn)，常用于一次性塑料包裝物、膜袋類(lèi)、農(nóng)用薄膜、醫(yī)用材料，快遞外賣(mài)包裝等領(lǐng)域，是目前生物降解塑料中非常可靠和市場(chǎng)應(yīng)用最好的降解材料之一。 PLA/PBAT 復(fù)合膜在食品包裝中的應(yīng)用 PLA/PBAT復(fù)合膜具有機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)、阻隔性強(qiáng)、可降解等特點(diǎn)，可以作為新型食品包裝材料來(lái)代替聚乙烯PE等傳統(tǒng)的食品包裝材料，同時(shí)在PLA/PBAT復(fù)合膜中添加活性因子，可以有效延長(zhǎng)食品貨架期，減少食品在貯藏期間的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值損失。目前，有關(guān)PLA/PBAT復(fù)合膜在食品包裝中研究中的應(yīng)用主要集中在氣體選擇透過(guò)性、抗菌性及食品貯藏保鮮等相關(guān)方面。 1、氣體選擇透過(guò)性 天津科技大學(xué)蔣佳男將添加BHT的 PLA/PBAT 膜應(yīng)用于鮮榨米保鮮中，研究發(fā)現(xiàn)該薄膜具有較好的機(jī)械性能，CO2 透過(guò)率和水蒸氣透過(guò)率均較低，同時(shí)能夠抑制亞油酸等不飽和脂肪酸的氧化，不僅較好的維持了鮮榨米的品質(zhì)而且延緩了其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的降低。 《包裝與食品機(jī)械》張倩等將 PBAT 加入到 PLA/PHB的共混薄膜中，結(jié)果表明，復(fù)合薄膜的拉伸強(qiáng)度有所下降，但斷裂伸長(zhǎng)率呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，且薄膜的透氧性和透濕性有所改善。 基于 PLA/PBAT 復(fù)合膜具一定的氣體選擇透過(guò)性，對(duì)內(nèi)部的 O2 和 CO2 具有很好的調(diào)節(jié)作用。根據(jù)不同成分的添加，PLA/PBAT 復(fù)合膜氣體選擇透過(guò)性有所不同，如添加了葡萄籽提取物的 PLA/PBAT 復(fù)合膜，具有較高的透濕性和氣體選擇透過(guò)性，可有效防止包裝膜起霧，使其在果蔬包裝上具有較好的應(yīng)用前景。當(dāng) PLA/PBAT 復(fù)合膜中添加 BHT，膜阻隔性能有所提高，未來(lái)可考慮應(yīng)用于糧食的保鮮包裝，以減少營(yíng)養(yǎng)價(jià)值損失，延長(zhǎng)貨架期。 2、抗菌性能 Shankar等發(fā)現(xiàn)含氧化鋅納米顆粒的 PLA/PBAT 薄膜對(duì)大腸桿菌和單核細(xì)胞增生李斯特菌具有較強(qiáng)的抗菌活性，有效延緩了菌落總數(shù)的增加，且對(duì)革蘭氏陰性菌的抗菌活性強(qiáng)于革蘭氏陽(yáng)性。 Cardoso等發(fā)現(xiàn)含有牛至精油的 PBAT 薄膜具有抗菌和抗氧化活性，薄膜可有效減少總大腸菌群、金黃色葡萄球菌及嗜冷微生物的數(shù)量，并對(duì)革蘭氏陰性菌有更好的抗菌功效，薄膜的抗菌、抗氧化活性也隨著牛至精油濃度的升高而增強(qiáng)。 Raja Venkatesan等發(fā)現(xiàn)以不同比例氧化銀制備的 PBAT/氧化銀復(fù)合薄膜對(duì)金黃色葡萄球菌具有明顯的抑菌性，且抑菌性能與氧化銀含量成正比。目前，PLA/PBAT 復(fù)合膜抗菌活性的相關(guān)研究較少，主要集中在 PBAT 為單一基材保鮮膜的相關(guān)應(yīng)用。因而，PLA/PBAT 復(fù)合膜抗菌性能的研究將受到更為廣泛的關(guān)注。 3、貯藏保鮮性能 PLA/PBAT 復(fù)合膜具有較好的紫外屏蔽功能，同時(shí)可降低食品中水分含量及水分活度，在生鮮果蔬貯藏中可有效降低水分和營(yíng)養(yǎng)損失，延長(zhǎng)貨架期，提高感官品質(zhì)。 WANG等研究發(fā)現(xiàn) PLA/PBAT 共混膜具有很高的紫外屏蔽功能，可有效防止馬鈴薯的綠化。 浙江大學(xué)張沛宇等人研究發(fā)現(xiàn) PLA/PBAT 植物可降解材質(zhì)包裝袋對(duì)小白菜有較好的貯藏效果，因復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)中存在微孔區(qū)域，該微孔可以促進(jìn)水分從內(nèi)部擴(kuò)散到薄膜表面，從而適當(dāng)降低食品中的水分含量和水分活度，同時(shí)該復(fù)合膜可有效抑制小白菜貯藏期間葉綠素和抗壞血酸的降解。 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)張九天采用 PLA/PBAT 制備食品保鮮連卷袋，研究發(fā)現(xiàn)共混保鮮袋中 PLA 含量越高，保鮮袋封合強(qiáng)度越低，加入 PBAT 可提高連卷袋的封合強(qiáng)度，且該保鮮袋易降解，安全無(wú)污染。 用PLA、PBAT、PPC制一種抗氧抗菌保鮮膜 （1）茶多酚-介孔納米氧化鋅控釋型抗氧抗菌活性配合體的制備與表征。茶多酚作為一種天然高效抗氧抗菌劑，可以有效延緩食品的腐敗和氧化，同時(shí)，通過(guò)一定手段（使用介孔納米氧化鋅作為載體）對(duì)茶多酚進(jìn)行包覆或固定，可以起到控釋作用，從而控制茶多酚的釋放速度或?qū)崿F(xiàn)特定條件釋放，延長(zhǎng)茶多酚的作用時(shí)間，同時(shí)避免不良外部條件對(duì)其結(jié)構(gòu)造成破壞。以聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物（Poloxamer188）和蔗糖為雙模板劑，分別以硝酸鋅和醋酸鋅為鋅源物質(zhì)，采用水熱法制備了兩種介孔納米氧化鋅N-ZnO（以硝酸鋅為鋅源）及C-ZnO（以醋酸鋅為鋅源），并以N-ZnO為載體搭載茶多酚TP制備為控釋型抗氧抗菌活性配合體T-ZnO，最終對(duì)介孔納米氧化鋅載體和活性配合體的性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明：N-ZnO及C-ZnO均具有六方晶系纖鋅礦結(jié)構(gòu)。N-ZnO的結(jié)構(gòu)優(yōu)于C-ZnO，N-ZnO的比表面積80.614m2/g,平均孔徑為7.426nm，孔容為0.424cm3/g；T-ZnO對(duì)茶多酚的搭載量高達(dá)74.46%~76.28%，具有優(yōu)異的自由基清除能力和明顯抑菌作用。T-ZnO的pH響應(yīng)控釋效果明顯，弱酸性條件可以促進(jìn)配合體中茶多酚的釋放，在活性控釋包裝方面具有一定的應(yīng)用潛力。 （2）PLA/PBAT/PPC共混可生物降解薄膜的制備與表征。采用熔融共混法將聚乳酸（PLA）、聚對(duì)苯二甲酸-己二酸丁二醇酯（PBAT）及聚碳酸亞丙酯（PPC）三種可生物降解材料進(jìn)行不同比例共混制膜，探究最佳共混改性比例。結(jié)果表明：不同比例共混膜均為部分相容體系，且隨PBAT組分的減少和PPC組分的增加，體系相容性和均一性逐漸提高。共混膜熔融起始溫度相比純PLA均有降低，有利于加工。共混膜具有紫外光屏蔽能力，對(duì)氧氣和水蒸氣的阻隔性能以及透光性能隨PPC含量增加而上升。PLA/PBAT/PPC比例為40/10/50的共混膜綜合力學(xué)性能最佳，可用作活性膜基材。 （3）共混可生物降解基控釋活性膜的制備及表征。以PLA/PBAT/PPC比例為40/10/50的共混膜為基材，分別引入不同濃度的TP、N-ZnO和T-ZnO制備系列可降解活性膜，并研究了活性膜的結(jié)構(gòu)和性能。 結(jié)果表明：TP和T-ZnO的引入均能減小膜基體分散相的尺寸，T-ZnO對(duì)共混體系均一性提升更顯著，且降低了熔融起始溫度，加工性能得到改善。TP和T-ZnO與基體分子鏈主要以氫鍵方結(jié)合，能改善薄膜力學(xué)性能。ZT1薄膜（1%T-ZnO添加）綜合改性效果最佳，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別提升20.94%和233.51%。TP和T-ZnO還能提升薄膜的阻隔性能，其中3%TP和3%T-ZnO對(duì)氧氣阻隔性能提升最好，氧氣透過(guò)系數(shù)分別下降23.85%和18.46%，薄膜水蒸氣透過(guò)系數(shù)也有不同程度下降。T2（2%TP添加）和ZT2（2%T-ZnO添加）薄膜均有顯著的DPPH自由基清除能力，ZT2薄膜還具有延遲清除效果，且最終清除率優(yōu)于T2薄膜。與活性配合體相比活性膜對(duì)茶多酚的控釋行為有所改變，釋放前期的最大釋放pH值條件向中性移動(dòng)，pH=7.4釋放量最大，pH=5.5釋放量略低于前者，pH=4.4條件下釋放仍然受到抑制。 而釋放中后期由于薄膜基體在堿性條件下的水解作用更強(qiáng)，pH=8.5的弱堿性條件促使茶多酚的釋放量超越pH=7.4條件下的釋放量。所制備的活性薄膜對(duì)金黃色葡萄球菌抑制作用優(yōu)于對(duì)大腸埃希氏菌，總體而言，Z2薄膜添加活性配合體的ZT2薄膜相比添加純茶多酚的T2薄膜具有更好的抗菌效果。 原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_543426.html 來(lái)源：賢集網(wǎng) 著作權(quán)歸作者所有。商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者獲得授權(quán)，非商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。 |
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