基于双重交联网络的明胶抗菌薄膜：增强机械性能与阻水性的协同策略

本研究针对明胶（GL）基食品包装材料存在的亲水性强和机械性能不足的问题，通过浇铸共混法构建了明胶/单月桂酸甘油酯/京尼平（GL/GML/GP）复合薄膜。该策略通过化学交联（GP）与疏水抗菌剂（GML）的整合，显著提升了薄膜的结构均匀性、力学强度（抗拉强度提升107.26%，断裂韧性提升176.55%）及阻隔性能（水蒸气渗透率降至3.12×10?10 g·m·m?2·s?1·Pa?1），并赋予其对金黄色葡萄球菌的显著抗菌活性，为高性能生物基包装材料开发提供了新思路。

　　

背景方面，明胶（Gelatin, GL）作为一种可生物降解且具有生物相容性的蛋白质，被认为是合成聚合物在食品包装领域的一种可持续替代材料。然而，其固有的亲水性和较差的机械性能限制了实际应用。为应对这些挑战，本研究通过流延共混法开发了一种明胶/单月桂酸甘油酯（Glyceryl Monolaurate, GML）/京尼平（Genipin, GP）复合薄膜。该双重改性策略旨在通过GP构建化学交联网络，并引入疏水性抗菌剂GML，以增强材料的结构完整性、阻隔性能和功能特性。

结果方面，傅里叶变换红外光谱（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）分析证实，GP形成了稳定的交联网络，有效包封了GML颗粒并防止其聚集。GML的羟基与GL的氨基/酰胺基团之间的氢键作用进一步增强了界面相容性，形成了均匀致密的基质。复合薄膜表现出卓越的机械强度（25.99 MPa）和断裂韧性（238.45%），较纯GL薄膜分别提高了107.26%和176.55%。阻隔性能显著改善，水蒸气渗透率降低至3.12×10^?10 g·m·m^?2·s^?1·Pa^?1，氧气渗透率降低至5.89×10^?14 kg·m·m^?2·s^?1·Pa^?1。此外，GML赋予复合材料对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的显著抗菌活性，突显了其在活性食品包装中的应用潜力。

结论方面，GL/GML/GP复合薄膜协同增强了机械韧性、阻隔性能和抗菌功能，有效克服了传统GL材料的关键局限。该工作不仅推动了高性能生物基包装材料的设计，也为开发多功能生物聚合物复合材料提供了可扩展的框架。

利益冲突方面，作者声明在本文发表过程中不存在任何利益冲突。