基于高岭土-苯扎氯铵复合物的可重复使用纸板包装抗菌涂层开发及其在食品供应链中的应用研究

针对可重复使用纸板包装材料易受细菌交叉污染的问题，研究人员开发了一种由高岭土(kaolin)与苯扎氯铵(BAC)复合的新型抗菌涂层系统。通过一步涂覆法在纸板表面形成稳定复合物(kaolin@BAC)，15分钟内对单增李斯特菌(L. innocua)和大肠杆菌O157:H7(E. coli O157:H7)实现>4-log灭活，并保持两周抗菌活性。该研究为多孔食品包装材料提供了有效的微生物安全解决方案。

　　

在食品供应链中，可重复使用的纸板包装容器因多孔特性成为细菌交叉污染的温床。传统水基消毒方法对这类材料效果有限，而现有抗菌涂层研究多集中于非多孔材料如金属和塑料。更棘手的是，当前纸板涂层的开发主要聚焦于阻隔性能而非抗菌功能，使得新鲜农产品在运输过程中面临李斯特菌、大肠杆菌等食源性病原体的污染风险。这一现状促使研究人员寻求既能适应多孔基材，又符合食品接触安全要求的创新解决方案。

美国加州大学戴维斯分校的Nitin Nitin团队在《LWT》发表研究，开发了基于高岭土(kaolin)与季铵盐化合物(QAC)苯扎氯铵(BAC)复合的新型抗菌涂层系统。研究通过X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)验证材料特性，采用热重分析(TGA)评估热稳定性，并以单增李斯特菌(L. innocua)和大肠杆菌O157:H7(E. coli O157:H7)为模型菌进行抗菌测试。樱桃番茄模拟交叉污染实验证实了涂层的实际应用价值。

3.1 物理化学表征
通过甲氧基化改性使高岭土与BAC形成稳定复合物(kaolin@BAC)，XPS显示531 eV氧峰强度降低证实化学相互作用。涂层厚度0.82±0.46 mm，重量122.30±16.83 mg/cm²，SEM显示针状结构(长5μm，宽0.4μm)均匀覆盖纸板纤维。

3.2 抗菌活性
kaolin@BAC涂层15分钟内使两种病原体减少>4-log CFU/cm²，显著优于未处理组。FTIR在1396 cm^-1和1540 cm^-1处出现BAC特征峰，证实复合成功。

3.3 储存稳定性
两周储存后仍保持完全抗菌活性，30分钟接触使细菌降至检测限(1.0 log CFU/cm²)，TGA显示446.4°C分解温度证明热稳定性。

3.4 交叉污染防控
模拟樱桃番茄污染场景中，kaolin@BAC涂层表面仅检出1.3-1.6 log CFU/cm²细菌，较未处理组(3.8-4.4 log CFU/cm²)降低99%。

该研究创新性地将食品级高岭土与常规消毒剂BAC结合，通过简单的涂覆工艺实现多孔材料的持久抗菌。特别值得注意的是，复合涂层在模拟实际使用场景中展现出"自清洁"特性，即使反复接触污染农产品仍保持高效防护。这种策略不仅解决了传统QAC涂层成本高、工艺复杂的问题，更为食品包装行业提供了一种即用型解决方案。未来研究可进一步优化聚合物基质配方，并通过组学技术深入探究抗菌分子机制。该成果为保障生鲜农产品供应链安全提供了重要技术支撑，具有显著的产业转化潜力。