摘要 使用抗菌包裝材料是延緩水果腐爛變質(zhì)的有效方法，從而可以最大限度地減少經(jīng)濟損失和健康危害。天然抗菌劑尤其是精油因其優(yōu)異的抗菌性能，常被選為抗菌包裝材料中的抗菌組分，但因其低水溶性、較差的穩(wěn)定性和易揮發(fā)等因素導(dǎo)致所制得的材料機械性能較差且抗菌有效時間較短。因此，以殼聚糖（CS）與高相對分子質(zhì)量羧甲基葡聚糖（HCMG）自組裝形成的納米顆粒為皮克林乳液（PE）的穩(wěn)定劑，制備負(fù)載檸檬醛的皮克林乳液； 再以CS、羧甲基葡聚糖（CMG）、聚乙烯醇（PVA）和PE為原料，通過溶劑流延法制備了復(fù)合膜。所制備的含負(fù)載檸檬醛的PE的抗菌復(fù)合膜（CS-CMG-PVA-PE1）的紫外-可見光透過率可達84%，拉伸強度達到32 MPa，斷裂伸長率為130%，CO2/O2的透過率比為8。PE對檸檬醛起到了保護作用，不僅提高了檸檬醛在復(fù)合膜基材中的相容性，同時延長了包裝材料的抗菌時間。更重要的是，復(fù)合膜共混液無細(xì)胞毒性，可以直接通過浸涂的方式在水果表面形成保護層，以提高水果的保質(zhì)期，大大擴大了其易用性和使用范圍。

關(guān)鍵詞 皮克林乳液；檸檬醛；自組裝納米顆粒；抗菌性

中圖分類號：O636 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1000-0518（2024）09-1284-13

新鮮水果因其營養(yǎng)豐富、口感沁人等深受人們喜愛，但在運輸或儲存中常伴隨新陳代謝、細(xì)菌滋生與侵蝕等問題導(dǎo)致水果極易腐爛變質(zhì)。 每年均有大量的水果因腐爛變質(zhì)而被丟棄［1］，造成了巨大的資源浪費和經(jīng)濟損失［2-4］。 抗菌保鮮包裝材料［5-7］可以顯著降低水果在運輸和儲存過程中的相關(guān)損害，以保證水果的口感、質(zhì)量和安全。 因此，開發(fā)一種綜合性能優(yōu)異可以延長水果保質(zhì)期的抗菌復(fù)合膜具有重要意義。

保鮮包裝材料的抗菌活性通常是通過添加抗菌劑實現(xiàn)的［8-9］，植物精油［10-11］作為天然抗菌劑，因其優(yōu)異的抗菌性能和生物安全性被廣泛地應(yīng)用到抗菌包裝中。 其中，百里香精油［12］、肉桂精油［13］和山倉子油等［14-15］被報道可增強復(fù)合膜的抗菌性能。 目前，為減少環(huán)境污染，聚乳酸、殼聚糖和淀粉等可降解大分子常用作包裝材料基質(zhì)，將其與精油復(fù)合后制備得到抗菌包裝材料。 然而，精油與基材間的低相容性、其本身的易揮發(fā)性等問題導(dǎo)致包裝材料的抗菌時間較短。 為了解決這一難題，天然抗菌劑通常被負(fù)載到乳液滴［16］中或包封在顆粒［17］中以增加與基質(zhì)的相容性并延長作用時間。 但天然抗菌劑在負(fù)載至乳液滴或顆粒中包封率仍較低，且隨著包封量的增加往往伴隨著包裝材料機械性能的下降。 因而，提高抗菌劑在包裝材料中的包封率，在維持原性能下提高抗菌性能和延長抗菌時間仍有較大的挑戰(zhàn)。

通常，復(fù)合膜基材各組分之間能夠產(chǎn)生分子間相互作用，包括氫鍵、靜電相互作用和共價鍵等，這對改善包裝薄膜的透明性和機械性能有積極作用。 因而，本文選擇生物來源的殼聚糖（CS）［18-19］、羧甲基葡聚糖（CMG）和聚乙烯醇（PVA）［20-21］作為復(fù)合膜基材組分，三者之間可以產(chǎn)生氫鍵相互作用、纏結(jié)作用和物理交聯(lián)使得復(fù)合膜性能優(yōu)異［22］，并利用CS和高相對分子質(zhì)量CMG（HCMG）自組裝形成的納米顆粒［23］作為乳化劑制備高負(fù)載檸檬醛［24］的皮克林乳液（PE）作為抗菌組分添加到復(fù)合膜基材中，通過溶液流延法制備CS-CMG-PVA-PE復(fù)合膜并探究該復(fù)合膜的綜合性能及其在水果保鮮中的應(yīng)用。

1 實驗部分

1. 1 儀器和試劑

Nicolet iS50型傅里葉紅外光譜儀（FT-IR，美國賽默飛世爾科技公司）；VHX-1000C型超景深三維顯微鏡（SDM，基恩士香港有限公司）；ZetaPALS型Zeta電位及納米粒度分析儀（美國布魯克海文儀器公司）；UV-3600iPLUS型紫外-可見-近紅外分光光度計（UV-Vis-NIR，日本島津公司）；S-4800型場發(fā)射掃描電子顯微鏡（SEM，日本日立株式會社）；D8型X射線衍射儀（XRD，德國布魯克AXS有限公司）；5967X型雙立柱臺式試驗系統(tǒng)（美國ITW公司）；1100SF型熱重分析儀（TGA，瑞士梅特勒-托利多集團）。

CS（脫乙酰度≥85%）購自濟南海得貝海洋生物工程有限公司；CMG（Mw=1800，99%）購自桂林奇宏科技公司；聚乙烯醇（PVA-1799）、氯乙酸（CA，分析純）和氫氧化鈉（NaOH，分析純）購自國藥集團化學(xué)試劑有限公司；檸檬醛（97%，順式+反式）和葡聚糖（Dex，Mw=40000，化學(xué)純）購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；大腸桿菌（E. coli，CMCC44102）和金黃色葡萄球菌（S. aureus，CMCC（B）26003）均購自上海保藏生物技術(shù)中心；小鼠成纖維細(xì)胞（L929）購自上海酶研生物科技公司；去離子水由江南大學(xué)后勤集團提供；新鮮草莓購自當(dāng)?shù)爻小?/p>

1. 2 實驗方法

1. 2. 1 負(fù)載檸檬醛的皮克林乳液（PE）的制備

通過Dex的羧甲基化得到高相對分子質(zhì)量羧甲基葡萄糖（HCMG）［25］。 將2 g Dex分散在50 mL異丙醇中，在30 ℃、480 r/min條件下，攪拌30 min后，再將10 mL 30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的NaOH水溶液緩慢滴加到Dex懸浮液中，并將溫度升高至60 ℃。 隨后添加3. 5 g氯乙酸的NaOH溶液進入上述懸浮液中，持續(xù)反應(yīng)5 h。 后經(jīng)過濾、洗滌、透析和凍干后得到白色絮狀的HCMG。

然后將HCMG與CS形成自組裝納米顆粒作為PE的乳化劑。 將2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的CS乙酸溶液和1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）HCMG溶液按照m（CS）∶m（HCMG）=20∶1、10∶1、5∶1、2∶1、1∶1和1∶2的比例共混，并用高速剪切均質(zhì)機以10000 r/min的轉(zhuǎn)速均質(zhì)15 min，得到不同粒徑和分散度的自組裝納米顆粒分散液。

將2 mL的檸檬醛分別加入30 mL上述不同的納米顆粒分散液中，用高速剪切均質(zhì)機以10000 r/min的轉(zhuǎn)速均質(zhì)15 min，得到水包油型PE。

1. 2. 2 含PE 的CS-CMG-PVA-PE 復(fù)合膜的制備

將2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的CS乙酸溶液、1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）CMG溶液和5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的PVA溶液按照體積比3∶6∶2共混得到CS-CMG-PVA聚合物共混液，并分別將2、3和4 mL的PE分散在CS-CMG-PVA聚合物共混液中，超聲混勻并去除氣泡，轉(zhuǎn)移至直徑為90 mm的培養(yǎng)皿中，在50 ℃條件下干燥，得到含不同濃度PE 的CS-CMG-PVA-PE 復(fù)合膜，并記作CS-CMG-PVA-PE1 復(fù)合膜、CS-CMG-PVA-PE2 復(fù)合膜和CSCMG-PVA-PE3復(fù)合膜。

1. 2. 3 檸檬醛的釋放測試

制備檸檬醛的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在紫外-可見-近紅外分光光度計測試吸光度并得到標(biāo)準(zhǔn)曲線。 選擇乙醇作為釋放溶劑，將CS-CMG-PVA-PE1復(fù)合膜裁剪為面積是1. 5 cm×1. 5 cm的方形樣品，并浸入到15 mL乙醇中，放入恒溫震蕩搖床中，在25 ℃、150 r/min條件下進行釋放測試。 以特定的時間間隔（1、2、3、6、12……24、24 h的時間間隔）從含有樣品的釋放溶液中收集4 mL溶液，用于測定檸檬醛的釋放量，然后，補充4 mL乙醇到釋放溶液中。 使用分光光度計測定檸檬醛在238 nm波長下的吸光度，重復(fù)測量3次。根據(jù)檸檬醛的標(biāo)準(zhǔn)曲線計算檸檬醛的濃度，并根據(jù)以下方程式（1）確定檸檬醛的釋放量（CR）：

CR = （mt /m） × 100% （1）

式中，mt是檸檬醛在特定時間下的釋放量（mg），m 是檸檬醛的最終釋放量（mg）。

1. 2. 4 抗菌性能測試

將大腸桿菌和金黃色葡萄球菌［26］置于Luria-Bertani（LB）營養(yǎng)肉湯中并轉(zhuǎn)移到氣育搖床中，在37 ℃下培養(yǎng)12 h，使細(xì)菌濃度穩(wěn)定在1×108 CFU/mL。 將CS-CMG-PVA-PEX（X=1～3，15 mg）復(fù)合膜分別加入到稀釋至1×105 CFU/mL的細(xì)菌溶液中培養(yǎng)0. 5 h后，將30 μL共培養(yǎng)的細(xì)菌溶液均勻涂布在固體培養(yǎng)基上，在37 ℃的恒溫恒濕烘箱中培養(yǎng)24 h后，對培養(yǎng)基上的菌落數(shù)進行計數(shù)。 使用沒有加入復(fù)合膜的細(xì)菌溶液作為對照組。

此外，使用CS-CMG-PVA-PE1（15 mg）復(fù)合膜的樣品與稀釋至1×105 CFU/mL的2種細(xì)菌溶液共培養(yǎng)0. 5、1和3 h，以探索細(xì)菌與復(fù)合膜之間的接觸時間對細(xì)菌生長的影響。

利用計算公式（2）細(xì)菌的相對活性（RV）如下：

RV = （ns/nc ） × 100% （2）

式中，nc為對照組菌落數(shù)，ns為樣品組菌落數(shù)。

1. 2. 5 水果保鮮實驗

為了評估聚合物混合液是否可以減緩食物腐敗變質(zhì)，本實驗觀察了涂有不同涂層的草莓在4 d內(nèi)的腐爛情況。 在本實驗中，草莓通過浸涂的方式有純CS涂層、CS-CMG-PVA涂層和CS-CMG-PVA-PE1涂層，對照組草莓未涂任何涂層，實驗環(huán)境為相同的自然環(huán)境條件下。

2 結(jié)果與討論

2. 1 自組裝納米顆粒的表征

2. 1. 1 HCMG 的表征

Dex（Mw=40000）在堿性條件下與氯乙酸發(fā)生取代反應(yīng)得到HCMG，并通過FT-IR和GPC對其進行了表征，結(jié)果見圖1。 如圖1A所示，HCMG的紅外吸收曲線上的1729和1588 cm-1處均出現(xiàn)了新峰，屬于羧基的特征吸收峰，這說明Dex被成功羧甲基化； 且在3300 cm-1處的羥基吸收峰會向低波數(shù)段移動，這是因為羥基與羧基之間產(chǎn)生氫鍵導(dǎo)致羥基峰發(fā)生紅移，也能證明Dex被成功羧甲基化。 圖1B中在淋出時間20 min左右出現(xiàn)的峰屬于HCMG，經(jīng)計算得知制得的HCMG的數(shù)均相對分子質(zhì)量（Mn）為19800，重均相對分子質(zhì)量（Mw）為42300，Mw/Mn為2. 137。 如圖1C所示，將CS溶液分別和HCMG和CMG溶液共混后發(fā)現(xiàn)，只有CS溶液和HCMG溶液混合才會發(fā)生自組裝形成納米顆粒，分散液產(chǎn)生丁達爾效應(yīng)，而采用低相對分子質(zhì)量的CMG（Mw=1800）溶液和CS溶液共混后幾乎未發(fā)生變化，這是因為低相對分子質(zhì)量CMG的分子鏈短，與CS之間的纏結(jié)力較弱，難以自組裝為納米顆粒。 因此，使用HCMG制備的自組裝納米顆粒作為PE的穩(wěn)定劑。

2. 1. 2 CS 與HCMG 自組裝納米顆粒的構(gòu)建機理和皮克林乳液的形成機制

將一定濃度的HCMG溶液加到CS乙酸溶液中后，CS上的氨基基團與HCMG上的羧基基團通過靜電相互作用力的吸引彼此快速靠近［27］，在分子運動的過程中，CS和HCMG分子鏈相互纏結(jié)快速自組裝成納米顆粒，如圖2所示。 因此，CS和HCMG自組裝納米顆粒的構(gòu)建依賴于二者之間的靜電相互作用和鏈纏結(jié)作用。 進而在納米顆粒分散液中加入一定量的檸檬醛，同時用高速剪切均質(zhì)機以10000 r/min的轉(zhuǎn)速均質(zhì)15 min，此時，檸檬醛被打散成無數(shù)小油滴，自組裝納米顆粒吸附在油水界面處形成了致密的保護層，因而得到穩(wěn)定的負(fù)載檸檬醛的皮克林乳液。

2. 1. 3 不同質(zhì)量比的CS 與HCMG 對自組裝納米顆粒的尺寸與分布的影響

如圖3A所示，當(dāng)m（CS）∶m（HCMG）=20∶1時，分散液的渾濁度較低，說明生成的自組裝納米顆粒較少； DLS測試納米顆粒的粒徑較大，為（981. 2±15. 23） nm（表1）。 這是因為該體系中HCMG含量較少，羧基含量較少，形成的靜電相互作用也較小，因此形成的納米顆粒較大。 當(dāng)CS和HCMG共混體系中的質(zhì)量比從10∶1改變至1∶1，自組裝顆粒分散液渾濁度也逐漸增加（圖3B-3E），其粒徑變?。?這是因為隨著HCMG在體系中的占比不斷增加，體系中存在的羧基越來越多，CS和HCMG之間產(chǎn)生的靜電相互作用越大，彼此靠近的速度越快，形成的顆粒越多，粒徑越?。?2，28］。 而m（CS）∶m（HCMG）=1∶2時，由于HCMG的占比過高，過多的羧基會與CS分子鏈上的氨基快速發(fā)生物理交聯(lián)，從而形成絮狀沉淀物，如圖3F所示。

2. 1. 4 不同質(zhì)量比的CS 與HCMG 形成的自組裝納米顆粒對檸檬醛負(fù)載率的影響

在含不同質(zhì)量比的CS與HCMG形成的自組裝納米顆粒分散液中加入2 mL檸檬醛，通過高速剪切均質(zhì)機均質(zhì)得到負(fù)載檸檬醛的皮克林乳液。 通過超景深顯微鏡對皮克林乳液狀態(tài)進行觀察。 如圖4所示，當(dāng)m（CS）∶m（HCMG）=2∶1時形成的乳液對檸檬醛負(fù)載率最高為65. 1%，乳液滴平均尺寸約為2 μm，如表2 所示，說明該比例形成的自組裝納米顆粒所制備得到的皮克林乳液最穩(wěn)定；而當(dāng)m（CS）∶m（HCMG）=1∶2時形成自組裝納米顆粒穩(wěn)定的皮克林乳液對檸檬醛的負(fù)載率最低，為6. 5%，這是因為大部分的CS和CMG產(chǎn)生了交聯(lián)無法形成皮克林乳液。 因而，在后續(xù)研究中選用m（CS）∶m（HCMG）=2∶1形成的納米顆粒對檸檬醛進行負(fù)載制備抗菌皮克林乳液。

2. 2 CS-CMG-PVA-PE 復(fù)合膜的表征

2. 2. 1 CS-CMG-PVA-PE 復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)表征與微觀形貌

為了評估乳液的添加對復(fù)合膜透明性、機械性能和抗菌性能等的影響，本研究將不同濃度的皮克林乳液添加到CS-CMG-PVA聚合物混合液中得到CS-CMG-PVA-PE復(fù)合膜，并對其結(jié)構(gòu)和微觀形貌進行表征，結(jié)果如圖5所示。 如圖5A?5D所示，CS-CMG-PVA復(fù)合膜的表面光滑無孔洞，這是因為帶正電荷的CS與帶負(fù)電荷的CMG之間的靜電相互作用形成了物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，同時帶有羥基的PVA分子鏈穿插進入物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中與之纏結(jié)并形成大量氫鍵，誘導(dǎo)了合適的結(jié)晶狀態(tài)，因而得到透明度較高的復(fù)合膜基底，該復(fù)合膜基底的制備和研究在本課題組之前的工作中進行了詳細(xì)分析［29］。 隨著乳液含量的不斷提升，薄膜的顏色從淺黃逐漸變?yōu)辄S色，但仍能保持高透明度。 從SEM圖中可以看出，CS-CMG-PVA-PE1復(fù)合膜的表面有少量分散的顆粒存在，同時從截面處可以看出，顆粒傾向于聚集在薄膜的上表面，這是因為乳液的密度小于聚合物混合液的密度，因此會浮于溶液最上層，而在干燥過程中聚集在薄膜的上表面，浮于薄膜一側(cè)的顆粒更有利于負(fù)載的檸檬醛的單側(cè)定向釋放。 對于加入不同量皮克林乳液的復(fù)合膜，CS-CMG-PVA-PE2復(fù)合膜表面的顆粒更密集，這是因為添加的乳液含量增加； CS-CMG-PVA-PE3復(fù)合膜表面的顆粒發(fā)生聚集并產(chǎn)生結(jié)塊，這是因為乳液的含量過高，使乳液滴的間距過近而發(fā)生聚集。

為了探究CS-CMG-PVA-PE復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)及不同組分間的相互作用，用全反射傅里葉變換紅外光譜、XRD 衍射和UV-Vis 光譜對復(fù)合膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)進行了表征，結(jié)果見圖6。 如圖6A 所示，在3200～3300 cm－1處的紅外吸收峰是屬于各膜的羥基的伸縮振動。 另外，在1711 cm－1處，CS-CMG-PVA-PE1復(fù)合膜、CS-CMG-PVA-PE2復(fù)合膜和CS-CMG-PVA-PE3復(fù)合膜的紅外曲線上均出現(xiàn)了新峰，并且隨著乳液含量的不斷增加，該峰的峰面積也不斷增加。 同時，3種CS-CMG-PVA-PE復(fù)合膜在1644 cm－1處的紅外吸收峰由寬峰逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧夥澹▓D6B），這是檸檬醛分子中雙鍵的伸縮振動導(dǎo)致的，說明成功制備了CSCMG-PVA-PE復(fù)合膜。

如圖6C所示，CS-CMG-PVA-PE1復(fù)合膜、CS-CMG-PVA-PE2復(fù)合膜和CS-CMG-PVA-PE3復(fù)合膜的XRD衍射圖與CS-CMG-PVA復(fù)合膜基底的XRD衍射圖相類似，分別在2θ=13、20（°）位置出現(xiàn)衍射峰，分別屬于CS和PVA的特征結(jié)晶衍射峰［30］，沒有發(fā)生明顯變化，說明皮克林乳液對復(fù)合膜的結(jié)晶狀態(tài)幾乎沒有影響，但其結(jié)晶度略有減小。 這可能是因為皮克林乳化劑分子結(jié)構(gòu)與基質(zhì)結(jié)構(gòu)相似，因而不會對聚合物鏈的結(jié)晶狀態(tài)有影響，但分子鏈間的部分纏結(jié)作用，可一定程度上降低聚合物的結(jié)晶度。 如圖6D所示，CS-CMG-PVA-PE1、CS-CMG-PVA-PE2和CS-CMG-PVA-PE3復(fù)合膜的紫外-可見光透過率分別為84%、81%和77%。 根據(jù)上述結(jié)果得出結(jié)論，隨著皮克林乳液含量的不斷升高，復(fù)合膜的透明性稍有降低，但仍能保持較高的透過率。

2. 2. 2 CS-CMG-PVA-PE 復(fù)合膜的機械性能與熱性能

通過萬能拉伸試驗機對CS-CMG-PVA-PE 復(fù)合膜進行拉伸測試，結(jié)果見圖7。 如圖7A 所示，CSCMG-PVA-PE1復(fù)合膜的拉伸強度為32 MPa，斷裂伸長率為130%，與CS-CMG-PVA復(fù)合膜基底的拉伸強度和斷裂伸長率相比稍有下降。 這是因為乳液滴的存在減小了復(fù)合膜組分間的相互作用力，使復(fù)合膜抵御應(yīng)力的能力減弱，強度變小，在拉伸過程中，顆粒聚集處還會發(fā)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致復(fù)合膜的韌性變小。 CS-CMG-PVA-PE2復(fù)合膜的拉伸強度為31 MPa，斷裂伸長率為101%； CS-CMG-PVA-PE3復(fù)合膜的拉伸強度為30 MPa，斷裂伸長率為83%； 上述結(jié)果顯示，隨著乳液含量的不斷增加，復(fù)合膜的拉伸強度和斷裂伸長率都有所降低。 圖7B為CS-CMG-PVA復(fù)合膜基底和CS-CMG-PVA-PE復(fù)合膜的彈性模量和斷裂韌性，隨著乳液含量的不斷升高，CS-CMG-PVA-PE復(fù)合膜的彈性模量逐漸升高而斷裂韌性逐漸降低，但均相較于CS-CMG-PVA復(fù)合膜的彈性模量和斷裂韌性降低，這可能是因為皮克林乳液滴的存在導(dǎo)致復(fù)合膜的機械性能整體稍有下降，不過由于乳液在聚合物混合液中的分散性較好，因此復(fù)合膜的機械性能得到較好的保持，符合對保鮮薄膜材料機械性能的要求。

對CS-CMG-PVA-PE復(fù)合膜進行TGA測試，觀察了乳液的添加對CS-CMG-PVA復(fù)合膜熱性能的影響。如圖7C所示，CS-CMG-PVA復(fù)合膜的第2段分解溫度為217 ℃，而CS-CMG-PVA-PE1復(fù)合膜的第2段分解溫度為218 ℃，CS-CMG-PVA-PE2復(fù)合膜的第2段分解溫度為218. 5 ℃，CS-CMG-PVA-PE3復(fù)合膜的第2段分解溫度為222. 5 ℃。 根據(jù)上述現(xiàn)象，可推測CS/HCMG自組裝納米顆粒由于分子鏈的高度纏結(jié)，導(dǎo)致復(fù)合膜熱分解時需要吸收更多的熱量，令其分解溫度稍有增加，且隨著皮克林乳液濃度不斷增加，分解溫度逐漸增加［31］。

2. 2. 3 檸檬醛在CS-CMG-PVA-PE 復(fù)合膜中的釋放速率

為了延長檸檬醛的作用時間，將檸檬醛負(fù)載在皮克林乳液中以減緩檸檬醛的揮發(fā)速度，并測試了CS-CMG-PVA-PE1 復(fù)合膜及CS-CMG-PVAFree（將檸檬醛直接分散在CS-CMG-PVA聚合物共混液中制備的復(fù)合膜）復(fù)合膜中檸檬醛隨時間的釋放量變化。 如圖8所示，在初始24 h內(nèi)檸檬醛從CS-CMG-PVA-PE復(fù)合膜檸檬醛釋放了38. 9%，較CS-CMG-PVA-Free 復(fù)合膜（45. 83%）中檸檬醛的釋放量減少7%，說明皮克林乳液對檸檬醛起到了保護作用，成功減緩了檸檬醛的釋放速度。 大約在第17天，CS-CMG-PVA-PE復(fù)合膜中檸檬醛的釋放量達到最大值，而在CS-CMG-PVA-Free復(fù)合膜中的檸檬醛僅在第10天就釋放完全。

2. 2. 4 CS-CMG-PVA-PE 復(fù)合膜的抗菌性能

如圖9A和9B所示，與CS-CMG-PVA-PE1復(fù)合膜、CS-CMG-PVA-PE2復(fù)合膜和CS-CMG-PVA-PE3復(fù)合膜共培育后的金黃色葡萄球菌在培養(yǎng)基中均未生長，相對活性均為0%，活性完全喪失，表明復(fù)合膜對革蘭氏陽性菌有著較好的抗菌性能。 共培育后的大腸桿菌的活性也大大降低，分別為20. 7%、5%和0%，說明復(fù)合膜對革蘭氏陰性菌也有較好的抗菌性能，但較革蘭氏陽性菌的抗菌性略弱。 另外，隨著復(fù)合膜中的乳液濃度的不斷升高大腸桿菌的活性呈不斷降低的趨勢，根據(jù)上述現(xiàn)象得出，制得的復(fù)合膜的抗菌性能的好壞與皮克林乳液的含量成正比例關(guān)系。并且CS-CMG-PVA-PE1復(fù)合膜的抗菌性好于CS-CMG-PVA復(fù)合膜基底（輔助材料圖S1），因此說明在復(fù)合膜中檸檬醛起到主要抗菌作用。

另外，以CS-CMG-PVA-PE1復(fù)合膜為研究對象，分析了復(fù)合膜與細(xì)菌溶液共培育時間對復(fù)合膜抗菌效果的影響。 如圖9C和9D所示，金黃色葡萄球菌在與CS-CMG-PVA-PE1復(fù)合膜共培育0. 5 h后就全部失活，在培養(yǎng)基中沒有生長，說明復(fù)合膜對金黃色葡萄球菌的殺菌速率較快。 而當(dāng)大腸桿菌與CSCMG-PVA-PE1復(fù)合膜共培養(yǎng)0. 5 h后，細(xì)菌活性為13. 1%，1 h后細(xì)菌活性進一步降低為6. 4%，3 h后，細(xì)菌活性直接降為0%。 顯著性差異分析結(jié)果為P＜0. 01，表明各組別差異顯著。 根據(jù)上述現(xiàn)象得出，隨著細(xì)菌與CS-CMG-PVA-PE1復(fù)合膜共培育時間的不斷增加，檸檬醛從乳液中釋放的含量不斷增加，因而展現(xiàn)出更好的抗菌性能。 另外，對CS-CMG-PVA-PE復(fù)合膜進行了MTT測試和FDA細(xì)胞染色實驗來評估復(fù)合膜的細(xì)胞毒性和生物安全性，并將相關(guān)數(shù)據(jù)放在支持信息（輔助材料圖S2）中。 數(shù)據(jù)結(jié)果表明，L929細(xì)胞分別在與CS-CMG-PVA-PE1復(fù)合膜、CS-CMG-PVA-PE2復(fù)合膜和CS-CMG-PVA-PE3復(fù)合膜浸提液共培養(yǎng)3 d后，細(xì)胞存活率均超過80%，認(rèn)為無細(xì)胞毒性，并觀察到共培養(yǎng)1 d后細(xì)胞生長狀態(tài)良好。

2. 2. 5 復(fù)合涂層薄膜對水果品質(zhì)的影響

CS-CMG-PVA-PE聚合物混合液可以通過浸涂的方式在水果表面形成保護層，并且CS-CMG-PVAPE復(fù)合膜對于O2和CO2具有選擇透過性，對氧氣具有更低的透過性，從而形成了一個低O2，高CO2的環(huán)境，更好地降低水果的呼吸強度，減緩水果的成熟速度，從而延長保質(zhì)期（輔助材料表S1）。 如圖10A和10B所示，沒有任何涂層保護的草莓在第2天就開始出現(xiàn)霉點，在第4天時嚴(yán)重發(fā)霉，并伴有53. 73%的失重。 而涂有CS涂層的草莓在第3天開始發(fā)霉，第4天時的失重率達到49. 55%。 涂有CS-CMG-PVA涂層的草莓在第3天也開始出現(xiàn)輕微發(fā)霉現(xiàn)象，第3天時失重率為39. 5%。 涂有CS-CMG-PVA-PE1涂層的草莓在4 d內(nèi)均未發(fā)生霉變，失重率為39. 9%。 另外，如圖10C所示，涂有CS-CMG-PVA-PE1涂層草莓的硬度下降的最為緩慢。 上述現(xiàn)象證明，CS-CMG-PVA-PE1涂層對草莓起到保鮮效果，可以延長草莓貨架期至4 d不霉變，并可以減少草莓的失重和硬度損失。

3 結(jié) 論

以CS/HCMG自組裝的納米顆粒為皮克林乳化劑，實現(xiàn)了檸檬醛的高包載，并以此負(fù)載檸檬醛的皮克林乳液、CS、CMG與PVA制備了一種和可用于水果保鮮的抗菌食品包裝膜材料。 CS和CMG之間的靜電相互作用以及CS、CMG和PVA之間的氫鍵協(xié)同作用得到高透明度和優(yōu)異機械性能的CS-CMG-PVA復(fù)合膜。 負(fù)載檸檬醛的皮克林乳液作為復(fù)合膜的抗菌組分有效的延長了復(fù)合膜的抗菌作用時間，同時皮克林乳液在膜中的分散性較好使復(fù)合膜保持了較好的透明度和機械性能，其中CS-CMG-PVA-PE1復(fù)合膜的透過率為84%，拉伸強度達到32 MPa，斷裂伸長率達130%。 此外，CS-CMG-PVA-PE1涂層能夠使草莓的貨架期延長至4 d。 因而，具有優(yōu)異綜合性能的CS-CMG-PVA-PE抗菌復(fù)合膜作為食品包裝材料具有潛在的應(yīng)用前景。

輔助材料（Supporting Information）［FT-IR、GPC、MTT測試和FDA細(xì)胞染色實驗步驟，抗菌復(fù)合膜的抗菌性比較圖，細(xì)胞相容性圖，CO2和O2透過率表］可以從本刊網(wǎng)站（http：//yyhx. ciac. jl. cn/）下載。

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