摘要
当今时代，绿色、低碳、健康成为了全人类共同追求的生活理念。这一理念已融入人们的日常生活，特别是我国推行“限塑令”以后，以生物基可降解材料为代表的绿色产品正逐步淘汰传统石油基“白色”一次性塑料包装，进入到千家万户。具体到水果、蔬菜、食品的保鲜需求，生物基可降解薄膜材料正处在产业发展启航阶段，以抗氧化、抗菌等功能为导向，开发具有延长果蔬货架期功能的活性包装材料，已成为这一领域研究的重要课题。 本研究针对以上目标，以生物基纳米纤维素基材，构建活性包装复合材料，旨在提升食品包装的质量和安全性。纳米纤维素具有良好的生物可降解性、出色的机械性能、来源广泛、可持续利用等优点，是制造包装膜材或涂层的重要替代材料。但纳米纤维素由于缺乏抗菌性能，防氧化性能不强，对水的阻隔能力不足，限制了其在包装领域的应用。为此，本文设计、开发了一系列纳米纤维素基活性复合包装材料，通过添加功能性辅助因子，实现纳米纤维素基材料的抗菌功能，提高其抗氧化性能和防紫外性能，改善其防水性能。本文主要研究内容和结论如下： 在第一部分工作中，以纳米纤维素（CNF）作为基材，以玉米醇溶蛋白（Zein）、丁香精油（CEO）、茶多酚（TP）为添加剂，甘油为增塑剂，流延成膜制备了CNF/Zein/C/T复合膜。结果表明，Zein的添加降低了CNF薄膜的溶解性，提升了CNF薄膜的接触角，增强了疏水性。丁香精油和茶多酚提升了复合薄膜的抗菌和抗氧化性能，且在紫外区有很好的阻隔性，添加10%Zein的CNF/Z-10/C/T复合薄膜抑菌效果最佳，在大肠杆菌和金黄色葡萄球菌培养基中的抑菌圈直径分别为6.54mm和4.68mm。在香蕉表面涂布CNF/Z-10/C/T复合薄膜能延缓香蕉的腐败，延长保质期2~3天。 第二部分工作的目的在于进一步提升纳米纤维素基复合薄膜的抗菌效果。以异抗坏血酸钠为碳源，采用水热法合成了新型纳米抗菌材料——碳点（CDs），并与CNF共混制备了CNF/CDs复合膜。结果表明，CDs的平均颗粒尺寸为4.6±1.8nm，复合薄膜的抗菌和防氧化性能与CDs的含量呈正相关，CDs的添加提升了复合薄膜的紫外阻隔性能、柔韧性和水蒸气阻隔性，但是高含量的碳点会降低复合薄膜的疏水性，也会降低薄膜的拉伸强度。添加7%含量CDs的复合膜的对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径分别达到16.88mm和14.34mm，比CNF/Z-10/C/T膜有显著提升。CNF/CDs复合薄膜能够延缓草莓的腐败。 第三部分研究重在改善纳米纤维素成膜的疏水性。因此，以保留木质素的纳米纤维素（LCNF）作为基材，以乙酸锌为前驱体合成纳米氧化锌作为抗菌剂，与抗氧化的槲皮素（Q）共混制备了LCNF/ZnO/Q复合膜。LCNF具备良好的耐水性，槲皮素和ZnO则进一步提升了薄膜的疏水性。LCNF/ZnO/Q复合膜在紫外区的透过率为零。槲皮素和ZnO提高了LCNF的机械性能和抗氧化性能。添加1%ZnO和槲皮素的复合膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑菌圈直径为6.49mm和7.62mm，复合薄膜提升了圣女果的水分保持能力和保质期。
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