PLA、PBAT、PPC三合一，制备出抗氧抗菌可生物降解的保鲜膜 -山东化工网

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PLA、PBAT、PPC三合一，制备出抗氧抗菌可生物降解的保鲜膜

文章来源：贤集网更新时间：2024-03-15 16:21:14

微生物腐败和氧化变质一直是食品安全和消费者健康的重大威胁，活性包装的兴起为延长食品货架期提供了有效的方法，随着传统包装造成的环境污染问题日益严峻，以可生物降解材料为基材的新型活性包装正成为未来包装的发展方向。

在保证可生物降解基材性能满足要求的前提下，设计安全高效的活性控释系统，并将二者有效结合是当前研究的热点与关键。江南大学，弓雪峰团队制备了一种响应控释型抗氧抗菌活性配合体，并研究了可生物降解基材配方，最终制备成一种新型抗氧抗菌活性薄膜。

可降解材料——PBAT

PBAT，中文名称：聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯，乳白色或淡黄色白色颗粒，无嗅无味，是由己二酸、对苯二甲酸与丁二醇直接缩合共聚得到脂肪-芳香族共聚酯材料；其熔点115-130°C，密度：1.23g/cm3，韧性好，耐撕裂强度高，加工温度窗口宽，成膜性好，非常适于吹塑、流涎、淋涂成膜，能在各种通用的普通塑料成膜设备上加工成型；能在特定条件下如堆肥、海水等或自然环境下，被微生物完全分解为二氧化碳和水等，是一种最适合薄膜类产品的完全生物降解材料。

PBAT作为新型塑料材料具有生物降解性优异、用途广泛等特点，常用于一次性塑料包装物、膜袋类、农用薄膜、医用材料，快递外卖包装等领域，是目前生物降解塑料中非常可靠和市场应用最好的降解材料之一。

PLA/PBAT 复合膜在食品包装中的应用

PLA/PBAT复合膜具有机械强度优、阻隔性强、可降解等特点，可以作为新型食品包装材料来代替聚乙烯PE等传统的食品包装材料，同时在PLA/PBAT复合膜中添加活性因子，可以有效延长食品货架期，减少食品在贮藏期间的营养价值损失。目前，有关PLA/PBAT复合膜在食品包装中研究中的应用主要集中在气体选择透过性、抗菌性及食品贮藏保鲜等相关方面。

1、气体选择透过性

天津科技大学蒋佳男将添加BHT的 PLA/PBAT 膜应用于鲜榨米保鲜中，研究发现该薄膜具有较好的机械性能，CO2 透过率和水蒸气透过率均较低，同时能够抑制亚油酸等不饱和脂肪酸的氧化，不仅较好的维持了鲜榨米的品质而且延缓了其营养价值的降低。

《包装与食品机械》张倩等将 PBAT 加入到 PLA/PHB的共混薄膜中，结果表明，复合薄膜的拉伸强度有所下降，但断裂伸长率呈增长趋势，且薄膜的透氧性和透湿性有所改善。

基于 PLA/PBAT 复合膜具一定的气体选择透过性，对内部的 O2 和 CO2 具有很好的调节作用。根据不同成分的添加，PLA/PBAT 复合膜气体选择透过性有所不同，如添加了葡萄籽提取物的 PLA/PBAT 复合膜，具有较高的透湿性和气体选择透过性，可有效防止包装膜起雾，使其在果蔬包装上具有较好的应用前景。当 PLA/PBAT 复合膜中添加 BHT，膜阻隔性能有所提高，未来可考虑应用于粮食的保鲜包装，以减少营养价值损失，延长货架期。

2、抗菌性能

Shankar等发现含氧化锌纳米颗粒的 PLA/PBAT 薄膜对大肠杆菌和单核细胞增生李斯特菌具有较强的抗菌活性，有效延缓了菌落总数的增加，且对革兰氏阴性菌的抗菌活性强于革兰氏阳性。

Cardoso等发现含有牛至精油的 PBAT 薄膜具有抗菌和抗氧化活性，薄膜可有效减少总大肠菌群、金黄色葡萄球菌及嗜冷微生物的数量，并对革兰氏阴性菌有更好的抗菌功效，薄膜的抗菌、抗氧化活性也随着牛至精油浓度的升高而增强。

Raja Venkatesan等发现以不同比例氧化银制备的 PBAT/氧化银复合薄膜对金黄色葡萄球菌具有明显的抑菌性，且抑菌性能与氧化银含量成正比。目前，PLA/PBAT 复合膜抗菌活性的相关研究较少，主要集中在 PBAT 为单一基材保鲜膜的相关应用。因而，PLA/PBAT 复合膜抗菌性能的研究将受到更为广泛的关注。

3、贮藏保鲜性能

PLA/PBAT 复合膜具有较好的紫外屏蔽功能，同时可降低食品中水分含量及水分活度，在生鲜果蔬贮藏中可有效降低水分和营养损失，延长货架期，提高感官品质。

WANG等研究发现 PLA/PBAT 共混膜具有很高的紫外屏蔽功能，可有效防止马铃薯的绿化。

浙江大学张沛宇等人研究发现 PLA/PBAT 植物可降解材质包装袋对小白菜有较好的贮藏效果，因复合薄膜结构中存在微孔区域，该微孔可以促进水分从内部扩散到薄膜表面，从而适当降低食品中的水分含量和水分活度，同时该复合膜可有效抑制小白菜贮藏期间叶绿素和抗坏血酸的降解。

吉林农业大学张九天采用 PLA/PBAT 制备食品保鲜连卷袋，研究发现共混保鲜袋中 PLA 含量越高，保鲜袋封合强度越低，加入 PBAT 可提高连卷袋的封合强度，且该保鲜袋易降解，安全无污染。

用PLA、PBAT、PPC制一种抗氧抗菌保鲜膜

（1）茶多酚-介孔纳米氧化锌控释型抗氧抗菌活性配合体的制备与表征。茶多酚作为一种天然高效抗氧抗菌剂，可以有效延缓食品的腐败和氧化，同时，通过一定手段（使用介孔纳米氧化锌作为载体）对茶多酚进行包覆或固定，可以起到控释作用，从而控制茶多酚的释放速度或实现特定条件释放，延长茶多酚的作用时间，同时避免不良外部条件对其结构造成破坏。以聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物（Poloxamer188）和蔗糖为双模板剂，分别以硝酸锌和醋酸锌为锌源物质，采用水热法制备了两种介孔纳米氧化锌N-ZnO（以硝酸锌为锌源）及C-ZnO（以醋酸锌为锌源），并以N-ZnO为载体搭载茶多酚TP制备为控释型抗氧抗菌活性配合体T-ZnO，最终对介孔纳米氧化锌载体和活性配合体的性能进行研究。结果表明：N-ZnO及C-ZnO均具有六方晶系纤锌矿结构。N-ZnO的结构优于C-ZnO，N-ZnO的比表面积80.614m2/g,平均孔径为7.426nm，孔容为0.424cm3/g；T-ZnO对茶多酚的搭载量高达74.46%~76.28%，具有优异的自由基清除能力和明显抑菌作用。T-ZnO的pH响应控释效果明显，弱酸性条件可以促进配合体中茶多酚的释放，在活性控释包装方面具有一定的应用潜力。

（2）PLA/PBAT/PPC共混可生物降解薄膜的制备与表征。采用熔融共混法将聚乳酸（PLA）、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯（PBAT）及聚碳酸亚丙酯（PPC）三种可生物降解材料进行不同比例共混制膜，探究最佳共混改性比例。结果表明：不同比例共混膜均为部分相容体系，且随PBAT组分的减少和PPC组分的增加，体系相容性和均一性逐渐提高。共混膜熔融起始温度相比纯PLA均有降低，有利于加工。共混膜具有紫外光屏蔽能力，对氧气和水蒸气的阻隔性能以及透光性能随PPC含量增加而上升。PLA/PBAT/PPC比例为40/10/50的共混膜综合力学性能最佳，可用作活性膜基材。

（3）共混可生物降解基控释活性膜的制备及表征。以PLA/PBAT/PPC比例为40/10/50的共混膜为基材，分别引入不同浓度的TP、N-ZnO和T-ZnO制备系列可降解活性膜，并研究了活性膜的结构和性能。

结果表明：TP和T-ZnO的引入均能减小膜基体分散相的尺寸，T-ZnO对共混体系均一性提升更显著，且降低了熔融起始温度，加工性能得到改善。TP和T-ZnO与基体分子链主要以氢键方结合，能改善薄膜力学性能。ZT1薄膜（1%T-ZnO添加）综合改性效果最佳，拉伸强度和断裂伸长率分别提升20.94%和233.51%。TP和T-ZnO还能提升薄膜的阻隔性能，其中3%TP和3%T-ZnO对氧气阻隔性能提升最好，氧气透过系数分别下降23.85%和18.46%，薄膜水蒸气透过系数也有不同程度下降。T2（2%TP添加）和ZT2（2%T-ZnO添加）薄膜均有显著的DPPH自由基清除能力，ZT2薄膜还具有延迟清除效果，且最终清除率优于T2薄膜。与活性配合体相比活性膜对茶多酚的控释行为有所改变，释放前期的最大释放pH值条件向中性移动，pH=7.4释放量最大，pH=5.5释放量略低于前者，pH=4.4条件下释放仍然受到抑制。

而释放中后期由于薄膜基体在碱性条件下的水解作用更强，pH=8.5的弱碱性条件促使茶多酚的释放量超越pH=7.4条件下的释放量。所制备的活性薄膜对金黄色葡萄球菌抑制作用优于对大肠埃希氏菌，总体而言，Z2薄膜添加活性配合体的ZT2薄膜相比添加纯茶多酚的T2薄膜具有更好的抗菌效果。

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