双层淀粉基薄膜负载香茅油的溶液浇铸法制备及其干燥时间优化与生物活性评价

本研究针对食品活性包装中干燥时间优化和抗菌性能提升的关键问题，通过溶液浇铸法制备双层淀粉基薄膜，探究了不同干燥时间（15/20/25小时）和香茅油浓度（0-5% w/w）对薄膜物理机械特性（WVTR、拉伸强度、水溶性）及生物活性（抗菌/抗氧化）的影响。结果表明20小时干燥的薄膜综合性能最优，5%香茅油赋予最佳抗菌（抑制E. coli和S. aureus）和抗氧化活性（IC50 325.82 μg/mL），为开发可控释放型食品包装材料提供新策略。

　　

在食品包装领域，传统塑料包装的环境污染问题日益严峻，而单一生物基材料往往存在机械性能差、阻隔性不足等缺陷。更棘手的是，现有活性包装中抗菌成分的释放控制与感官影响难以平衡。针对这些痛点，来自中国的研究团队创新性地提出双层结构设计——通过将生物活性成分精准负载于食品接触层，既避免有效成分浪费，又能减少对食品风味的影响。

研究采用溶液浇铸法（Solution Casting）构建双层薄膜：基础层为淀粉-羧甲基纤维素（CMC）复合物，活性层添加乳化香茅油（CO）。通过热重分析（TGA）、差热分析（DTA）和傅里叶红外光谱（FTIR）表征材料特性，并测试其对大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）的抑制效果。

关键研究发现

1. 干燥时间优化：20小时干燥的薄膜展现最佳机械性能（拉伸强度1.98 MPa，断裂伸长率66.13%），过短（15h）导致粘性过高，过长（25h）引发脆性。水蒸气透过率（WVTR）随干燥时间延长显著增加（7.08→9.90 g/m²
   ·h）。

2. 香茅油浓度效应：5% CO使薄膜厚度增加15%（0.145→0.167 mm），同时提升水溶性40.87%。值得注意的是，CO仅存在于活性层且不向基础层扩散，证实了双层结构的定向释放优势。

3. 生物活性验证：5% CO薄膜对S. aureus抑制圈达9.13 mm，抗氧化活性IC₅₀
   值降低至325.82 μg/mL，DTA显示其吸热量（292.56 mcal）显著高于对照组。

这项研究突破性地将干燥工艺参数与活性成分负载协同优化，开发的薄膜兼具力学强度与抗菌功能。其创新点在于通过双层结构实现抗菌成分的靶向释放，为减少食品防腐剂使用提供绿色解决方案。论文成果发表于《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》，对推动可持续包装工业化具有重要参考价值。