摘要
食品的腐败变质通常是由脂肪、蛋白氧化、微生物繁殖及其新陈代谢引起的，且会受到环境中温度、湿度及光线等因素的影响。食品包装在确保食品安全、保持食品品质及营养成分的同时，还可延长食品的保质期，减少其在储存和运输过程中被微生物污染。尽管传统的石油基包装材料具备耐用性、低成本和优异的机械性能等优势，但这些不可再生、不可生物降解塑料的大量使用导致了严重的环境问题。因此，生物基包装材料因其天然、无毒且可生物降解的特性，作为传统包装材料的替代选择而受到了广泛的研究。然而，与传统包装材料相比，生物基包装材料存在的一些局限性限制了其广泛应用，包括阻隔性能和机械强度差、耐热性低等。通过复合具备不同性能的生物聚合物以及引入特定的活性物质，可开发出良好功能特性的天然生物基复合包装材料。此类包装材料能有效的控制食物因氧化、微生物繁殖等造成的腐败变质问题。基于此，本研究以自身是天然生物基材料的细菌纤维素（Bacterialcellulose,BC）和壳聚糖（Chitosan,CS）为复合成膜基材，探究了不同的聚赖氨酸（polylysine,PL）添加量对改性BC复合膜综合性能的影响，为实现对活性物质PL的保护和缓释，进一步构建了包封PL的微凝胶体系，确定了微凝胶制备参数并探究了一系列微凝胶的性能。最后进一步明确了低分子量/中分子量CS对该微凝胶膜综合性能的影响，并将其应用于冷藏罗非鱼片的保鲜。主要研究内容如下： 首先，考察了不同PL添加量（0%、0.25%、0.5%、0.75%、1%，w/w）对物理混合膜（CS/BC/x%PL）和接枝改性膜（CS-DABC-g-x%PL）综合性能的影响。SEM、FTIR和热重分析结果表明，复合膜表面整体均匀光滑，膜基质相容性良好，但过量的PL倾向于自聚集，会破坏膜致密的网络结构。膜基质中形成了强烈的分子间相互作用，促进了膜内部的有序排列，热稳定性得到提高。此外，膜的抗菌活性与PL浓度之间存在明显的剂量依赖关系，即随着PL添加量的增加，复合膜的抗菌活性增强。改性复合膜比物理混合膜呈现出更优异的机械和阻隔性能，当PL添加量为0.5%时，CS-DABC-g-x%PL的抗拉强度和断裂伸长率分别达到最大值36.77MPa和79.34%。 其次，以BC和CS为基材，四硼酸钠（ST）为交联剂，制备得到负载PL的微凝胶（PL-BC/CSM），通过单因素实验确定微凝胶最佳制备参数，并评估了微凝胶的综合性能。结果表明，微凝胶的最佳制备参数：BC与CS复合体积比为10∶90、交联剂添加量为2%、PL含量为0.4mg/mL、均质转速为10000r/min。红外光谱试验结果显示，交联诱导微凝胶形成了更强的氢键网络。形貌特征分析表明PL的负载并不会显著改变微凝胶的表面形态结构。PL-BC/CSM中PL的释放率为53.34%，相比对照组降低了41.78%，表明微凝胶包封能实现PL的持续缓慢释放。 最后，采用流延法制备负载PL的BC/CS复合微凝胶膜（PL-m-BC/CSn），与共混膜（PL/BC/CSn）相比，探究低分子量/中分子量CS对微凝胶膜性能的影响，并应用于冷藏罗非鱼片的保鲜。红外光谱试验表明微凝胶膜不会因CS分子量的大小不同而产生新的化学键。扫描电镜观察到复合微凝胶膜的表面和截面形貌均匀且致密，膜基质相容性良好。XRD和热重分析结果表明微凝胶内部形成了交联网络结构，膜基质间存在较强的氢键相互作用，微凝胶膜的无定形结构减少，热稳定性提高。其中，CS分子量为300kDa组，PL-m-BC/CS30表现出最佳的机械和阻隔性能，与对照组相比，能够延长冷藏罗非鱼片的货架期4d。
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