芒果叶提取物浸渍PLA-PHB共混膜的开发与表征及其在活性食品包装中的应用研究

本研究针对传统石油基塑料的环境污染问题，开发了一种由聚乳酸(PLA)和聚羟基丁酸酯(PHB)共混并浸渍芒果叶提取物(MLE)的活性薄膜。通过超临界溶剂浸渍(SSI)技术，系统考察了压力、温度和降压速率对浸载量及生物活性化合物释放的影响。研究结果表明，20 MPa和55°C条件下浸渍的薄膜具有最高抗氧化活性(2.72 mg IAC/100 mg PLA-PHB)，且FTIR和XRD分析证实浸渍过程显著提高了PHB结晶度。该成果为开发可持续、高性能的活性食品包装材料提供了新思路。

　　

随着全球塑料污染问题日益严峻，生物可降解材料成为替代传统石油基塑料的研究热点。聚乳酸(PLA)和聚羟基丁酸酯(PHB)作为两种最具前景的生物基聚酯，分别存在脆性高和热稳定性差等缺陷。将两者共混虽能互补性能，但仍难以满足食品包装对抗氧化和抗菌功能的特殊需求。与此同时，芒果叶中富含的芒果苷(mangiferin)、没食子酸(gallic acid)等酚类化合物具有优异的生物活性，但如何将其有效整合到聚合物基质中并保持稳定性成为技术难点。

针对这一挑战，来自西班牙安达卢西亚农业食品研究培训所(IFAPA)的研究团队创新性地采用超临界CO₂浸渍技术，将芒果叶提取物(MLE)负载于PLA-PHB(75:25)共混膜中，系统研究了工艺参数对材料性能的影响。相关成果发表在农林科学领域权威期刊《Industrial Crops and Products》上，为开发新一代活性食品包装材料提供了重要参考。

研究人员首先通过溶剂浇铸法制备PLA-PHB薄膜，随后在10-30 MPa、35-55°C条件下进行超临界浸渍，并考察了0.1和5 MPa/min两种降压速率的影响。采用FTIR、TGA、DSC、XRD和SEM等技术对材料进行全方位表征，同时通过DPPH法测定抗氧化活性，并利用HPLC-DAD分析主要酚类化合物的释放行为。

3.1 FTIR表征
红外光谱分析显示，1714 cm^-1处的特征峰强度与浸渍条件密切相关，20 MPa浸渍的样品峰强最高，表明该条件下浸载量和抗氧化化合物浓度最大。共混膜同时保留了PLA和PHB的特征吸收峰，证实了两者的部分相容性。

3.2 热降解分析
TGA曲线表明浸渍过程未显著改变材料的热稳定性。PLA-PHB共混物呈现两阶段降解行为，分别对应PHB(约252°C)和PLA(约300°C)的分解温度，且浸渍样品的降解温度偏移小于3.5%，说明MLE的加入未损害基体热稳定性。

3.3 差示扫描量热法
DSC结果显示浸渍后玻璃化转变温度(Tg)降低2.1-8.5%，这归因于CO₂诱导的分子链运动性增强以及多酚化合物的增塑效应。共混物表现出两个独立的熔融峰，证实了PLA和PHB晶区的共存。

3.4 X射线衍射
XRD图谱揭示超临界浸渍显著提高了材料结晶度(31.69-49.50%)。快速降压(5 MPa/min)促进PHB结晶，而在PLA非晶晕上观察到结晶峰，表明高压CO₂处理能重组聚合物链排列。

3.5 形貌分析
SEM观察发现，慢速降压(0.1 MPa/min)导致两相界面模糊，而快速降压使MLE颗粒沉积在表面。高温条件(55°C)下材料呈现"海岛"结构，可能与PHB分散相的界面张力降低有关。

3.6 浸载量与抗氧化活性
最优浸载量(3.39 mg MLE/100 mg PLA-PHB)出现在20 MPa、35°C、5 MPa/min条件下，而最高抗氧化活性(2.72 mg IAC/100 mg)则在20 MPa、55°C、慢速降压时获得。统计分析表明压力与降压速率的交互作用显著影响浸渍效果。

3.7 化合物释放研究
在10天的释放实验中，不同食品模拟物中化合物的释放行为差异显著：没食子酸在50%乙醇中释放量最大(>30 μg/100 mg)，而芒果苷在3%乙酸中释放更优(8.32 μg/100 mg)。降压速率通过影响聚合物结晶度间接调控释放动力学。

该研究通过多尺度表征证实，超临界浸渍技术能有效将芒果叶生物活性成分整合到PLA-PHB基质中，且工艺参数可精确调控材料的结晶行为、热性能和释放特性。特别值得注意的是，20 MPa的中等压力既能保证足够浸载量，又可避免高压导致的CO₂快速逸出问题。研究提出的"降压速率-结晶度-释放性能"关联机制，为设计可控释放的活性包装提供了理论依据。

从应用角度看，这种含芒果苷和没食子酸的活性薄膜不仅能延长食品保质期，其完全生物可降解的特性更符合循环经济要求。相比传统溶剂浇铸法，超临界技术避免了有机溶剂残留和高温对热敏成分的破坏，展现出显著的工艺优势。该成果标志着生物基活性包装材料开发取得重要进展，对推动食品包装行业绿色转型具有积极意义。