利用番石榴果皮纳米颗粒改性的可持续抗氧化木薯淀粉-果胶薄膜在食品包装中的应用

《Packaging Technology and Science》：Sustainable Antioxidant Cassava Starch–Pectin Films Functionalized With Guava Peel Nanoparticles for Food Packaging

农业废弃物番石榴皮多酚纳米颗粒增强木薯淀粉-果胶复合薄膜的机械性能、阻隔性、生物活性及可降解性研究，证实其兼具高机械强度（15.6 MPa）、优异阻隔性（水蒸气渗透率0.05×10^-10 g/m·s·Pa）、显著抗氧化能力（69.8%）和快速降解特性（42天），为可持续食品包装提供创新解决方案。

　　

摘要

本研究利用木薯淀粉和果胶制备了纳米复合薄膜，并通过添加番石榴皮多酚纳米颗粒对其进行功能化处理，同时使用聚乳酸双层结构对其进行增强。番石榴皮是一种农业废弃物，富含多酚化合物。这些多酚化合物被制备成纳米颗粒并整合到生物聚合物基体中，以改善薄膜的结构、功能和防护性能。机械性能测试表明：含有25%番石榴皮纳米颗粒（PCS/G5）的薄膜的抗拉强度从对照组的9.05 MPa提高到了15.6 MPa，说明聚合物网络得到了有效增强。薄膜的阻隔性能也得到了提升，其水蒸气透过率降低至0.05 × 10^?10 g·m^?1·s^?1·Pa^?1。薄膜的生物活性显著增强，其抗氧化能力达到了69.8%（以DPPH自由基清除率衡量），而对照组仅为5.9%；此外，其抗菌性能也十分出色，对大肠杆菌（Escherichia coli）的抑菌圈为18.5 mm，对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的抑菌圈为24.5 mm。土壤埋藏实验证实该薄膜在42天内可完全生物降解。使用喷雾干燥的甜菊粉进行的包装试验验证了其性能：在储存5个月后，该薄膜的抗氧化活性仍保持在70.1%，而牛皮纸包装的抗氧化活性仅为52.9%；同时，该薄膜的流动性及堆积密度与商用复合薄膜相当。研究结果表明，添加了番石榴皮的木薯淀粉-果胶复合材料兼具机械强度、阻隔保护、生物活性和生物降解性，有望成为可持续食品包装的高性能材料。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。