富含柠檬草和薄荷精油的生物活性壳聚糖-PVA-TiO2纳米复合薄膜，可提升活性食品包装的性能

时间：2026年1月21日

来源：ChemistrySelect

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本研究利用壳聚糖、聚乙烯醇及二氧化钛纳米颗粒制备生物基可降解薄膜，探究薄荷与柠檬草精油（0-2.0%）的协同增效作用。结果表明，添加纳米颗粒及双精油（1.5% PEO/LEO）显著提升薄膜热稳定性（T50%升至362.85℃）、机械强度（拉伸强度达17.10 MPa）及抗菌抗氧化性能，并实现8周内完全降解。该薄膜将白面包保质期延长至3周，优于传统包装。

摘要

本研究旨在探讨利用溶剂浇铸技术，由壳聚糖（CS）、聚乙烯醇（PVA）、二氧化钛（TiO₂）纳米颗粒以及薄荷精油（PEO）和/或柠檬草精油（LEO）制备的生物基和可生物降解薄膜在食品保存方面的潜力。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、热重分析（TGA）、万能试验机（UTM）、水接触角（WCA）测量仪、氧气透过率（OTR）分析仪和紫外-可见光分光光度法等手段，研究了不同浓度精油（0%、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%）对薄膜的物理性能、热性能、机械性能、抗菌性能、抗氧化性能和阻隔性能的影响。研究还对比评估了PEO、LEO及其组合的协同效应。热重分析和机械性能测试表明，添加精油后薄膜的热稳定性和机械性能得到了提升：T_50%从纯CS的262.79°C提高至CS/PVA/TiO₂/PEO-1.5组的362.85°C，拉伸强度和断裂伸长率分别从纯CS的8.65 MPa和19.07%提升至CS/PVA/TiO₂/LEO-1.0组的17.10 MPa和96.01%。这些薄膜对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、大肠杆菌（Escherichia coli）和黑曲霉（Aspergillus niger）具有显著的抗菌作用；同时，添加精油后其抗氧化性能也显著增强，尤其是双精油组合的CS/PVA/TiO₂/PEO-1.0配方（DPPH RSA值：57.6 ± 1.8%）。CS/PVA/TiO₂/LEO-1.0薄膜在土壤中8周内即可完全降解。此外，该薄膜在18°C和54%相对湿度条件下可将白面包的保质期延长至3周，优于我们之前研究中优化的CS/PVA/蓖麻油/TiO₂-0.3薄膜以及市售的聚丙烯包装材料。总体而言，这些发现表明，双精油的协同作用与TiO₂纳米颗粒的结合为开发多功能活性食品包装材料提供了一种可持续的方法，既能提升食品保存效果，又能减少对环境的影响。