纳米氧化锌-壳聚糖复合薄膜的合成及其在抗菌食品包装中的应用研究

《Journal of Basic Microbiology》：Synthesis and Characterization of Nanomaterial-Coated Chitosan-Based, Biodegradable Film for Antimicrobial Food Packaging

本研究针对微生物污染和塑料包装带来的问题，研究人员开发了纳米氧化锌-壳聚糖(ZnOCh)复合薄膜作为可生物降解的食品包装材料。研究通过多种表征技术证实了材料的成功制备，该薄膜对耐红霉素的肺炎克雷伯菌和黏质沙雷菌表现出显著抗菌活性(抑菌圈达19.6±0.4 mm)，并能有效延长鸡肉在4℃下12天的保质期，生物降解率高达96.50%±0.56%，为替代传统塑料包装提供了可行方案。

　　

微生物污染和不可回收的塑料包装对健康和环境构成重大威胁。基于生物材料（Biomaterials）的可生物降解性、可再生性和环保特性，其在食品包装领域日益受到关注。为此，本研究成功制备了纳米氧化锌-壳聚糖（ZnOCh）复合薄膜作为可生物降解的食品包装材料。

研究人员制备了三种含有不同纳米颗粒浓度（1%、2% 和 3% 重量比）的复合薄膜以及纯壳聚糖薄膜，并采用紫外-可见光谱、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射、能量色散X射线分析和扫描电子显微镜进行表征。同时评估了薄膜的生物降解性能及其对鸡肉保质期的延长效果。

从鸡肉中分离鉴定出两株细菌：SHA为肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae，编号PQ313102），SHC为黏质沙雷菌（Serratia marcescens，编号PQ312920）。紫外-可见光谱在370纳米处出现的吸收峰证实了氧化锌纳米颗粒的形成。扫描电镜显示ZnOCh薄膜表面光滑且纳米颗粒分散，而降解后的薄膜则呈现颗粒分散减少和表面粗糙的特征。傅里叶变换红外光谱中432厘米^-1和471厘米^-1处出现的峰归因于锌氧（Zn-O）伸缩振动，证实了氧化锌的成功掺入。

在生物降解测试中，含1%纳米氧化锌的ZnOCh薄膜在14天后表现出统计学上显著的降解率（96.50%±0.56%）。同时，该薄膜在4℃储存12天后能有效延长鸡肉的保质期。针对两株耐红霉素的细菌菌株，ZnOCh薄膜均显示出显著（p≤0.000）的抗菌活性，最大抑菌圈直径达到19.6±0.4毫米。这些结果表明，ZnOCh薄膜有望成为替代塑料食品包装材料的理想选择。