可见光响应型g-C3N4/PVA抗菌薄膜的绿色制备及其在水果保鲜中的应用研究

为解决传统食品包装材料不可降解、缺乏抗菌功能的问题，扬州大学团队开发了可见光响应的g-C3N4/PVA复合薄膜。通过湿法球磨技术优化材料性能，该薄膜对多重耐药菌的抗菌效率达99.99%，草莓保鲜期延长至96小时，且可循环使用，为可持续食品包装提供创新方案。

　　

随着生活水平提高，食品安全已成为公众关注的焦点。在食品运输过程中，环境因素和微生物活动导致食品变质，不仅影响健康，还造成巨大浪费。传统石油基包装材料如聚乙烯(PE)难以降解，而可生物降解的聚乙醇(PVA)又缺乏抗菌功能。更棘手的是，常规灭菌方法可能破坏食品品质，且对耐药菌效果有限。面对这些挑战，开发兼具环保性、抗菌性和实用性的新型食品包装材料迫在眉睫。

扬州大学的研究团队在《Journal of Food Engineering》发表的研究中，创新性地将可见光响应的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)与PVA结合，通过湿法球磨技术制备出高性能复合薄膜。这项研究的关键在于：采用激光粒度分析仪和比表面积测试表征材料特性；通过抗菌实验评估对鲍曼不动杆菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制效果；最后以草莓为模型验证保鲜性能。

结构表征揭示球磨优化机制
通过不同强度球磨处理，g-C₃N₄粒径从79.62μm降至2.65μm，比表面积显著增加，提供更多活性位点。这种纳米结构优化同时增强了材料的光吸收能力和电荷分离效率。

多功能性能突破
复合薄膜展现99.99%的抗菌效率，远超纯PVA薄膜。机械性能测试显示，其拉伸强度提升40%，水蒸气阻隔性提高35%。在草莓保鲜实验中，LED光照下保鲜期达96小时，是PE薄膜的2倍。

绿色循环优势突出
经过5次回收实验，薄膜仍保持90%以上的抗菌活性和机械强度。这种可重复使用特性大幅降低环境负担，每平方米生产成本较传统抗菌包装降低22%。

该研究不仅证实g-C₃N₄/PVA薄膜在食品保鲜领域的应用潜力，更开创性地通过简易球磨工艺实现材料性能调控。其重要意义在于：1) 为替代石油基包装提供金属-free解决方案；2) 利用可见光激活抗菌功能，避免高温处理对食品的损害；3) 建立的"结构-性能"关系模型可指导其他功能性包装材料设计。这项成果标志着可持续食品包装技术向实际应用迈出关键一步。