基于蒙脱石和伊利石黏土增强的明胶薄膜在樱桃保鲜中的应用：抗菌性能与表征研究

为解决传统食品包装材料机械性能差、阻隔性不足等问题，研究人员开发了蒙脱石(Sm)/伊利石(Il)增强的明胶(G)复合薄膜。通过系统表征发现，5%黏土添加使薄膜拉伸强度(TS)提升至68.63 MPa，水蒸气透过率(WVP)降低至1.80×10-10 g·m-1 ·s-1 ·Pa-1 ，并显著抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌生长。该生物可降解材料使樱桃货架期延长至12天，为可持续食品包装提供新方案。

　　

在全球面临塑料污染和食品安全双重挑战的背景下，传统石油基包装材料的环境毒性问题日益凸显。与此同时，新鲜果蔬在储运过程中因微生物侵染和氧化变质导致的损耗率高达30%，开发兼具环保性和功能性的新型包装成为迫切需求。明胶(Gelatin)虽具有成膜性好、可降解等优势，但其机械强度低、阻湿性差的缺陷严重制约实际应用。

为突破这一技术瓶颈，来自突尼斯加贝斯大学的研究团队创新性地利用当地富集的蒙脱石(Smectite, Sm)和伊利石(Illite, Il)黏土作为增强相，通过溶液浇铸法制备系列纳米复合薄膜。研究通过多尺度表征证实，黏土与明胶基质间形成的氢键和静电相互作用使材料性能获得显著提升。相关成果发表在《Food Chemistry: X》期刊，为开发高性能生物基食品包装提供了重要参考。

研究采用X射线衍射(XRD)分析晶体结构，傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征分子相互作用，差示扫描量热法(DSC)测定玻璃化转变温度，并通过扫描电镜(SEM)观察微观形貌。抗菌实验采用琼脂扩散法测试对食源性致病菌的抑制效果，抗氧化活性通过DPPH自由基清除率和金属离子螯合能力评价。樱桃保鲜实验监测了12天冷藏期间理化指标和微生物群落变化。

3.1 薄膜厚度与溶解性
5%黏土添加使薄膜水溶性(WS)从61%降至34%，归因于黏土片层阻碍了水分子渗透。厚度测试显示所有薄膜保持50-60 μm的均一结构。

3.2 机械性能
伊利石增强薄膜(GF-IL5%)展现最优机械性能，拉伸强度(TS)达68.63 MPa，较纯明胶膜提升29%。延伸率(EAB)降至2.73%，表明材料刚性增强。

3.4 热性能
热重分析(TGA)显示黏土使热分解起始温度提高约50°C，GF-IL5%在900°C仍保留3%残炭量，证实热稳定性显著改善。

3.8 表面特性
接触角测试表明GF-IL5%的疏水性最强(126.8°)，表面能(γ_S
)达66 mN/m，其中分散组分(γ_S
^D
)占比89%，与WVP降低趋势一致。

3.10 生物活性
5%黏土添加使薄膜对金黄色葡萄球菌抑制圈直径达19.1 mm，DPPH自由基清除率提升至50%。土壤降解实验显示10天内膜材料失重53-63%。

3.11 樱桃保鲜应用
GF-IL5%涂层使樱桃12天冷藏期的失重率控制在13.54%，显著低于对照组(26.9%)。微生物检测显示酵母霉菌数降低2个数量级，总色差(ΔE)维持在4.14。

该研究证实黏土纳米片可通过物理阻隔和化学吸附双重机制提升包装性能。蒙脱石因更高的阳离子交换容量展现更强抗菌性，而伊利石规整的层状结构更利于增强机械强度。值得注意的是，两种黏土与明胶的协同作用使复合材料兼具抗氧化和湿度调节功能，这为开发"活性包装"提供了新思路。研究采用的本地化原料和绿色工艺，不仅降低了生产成本，更契合循环经济发展理念。未来通过优化黏土改性方法和控制界面相互作用，有望进一步拓展此类材料在冷链物流和即食鲜切产品中的应用前景。