姜黄素负载木质素微纳米颗粒与纤维素复合抗菌薄膜的构建及其在可持续包装中的应用

本文创新性地采用丁酸酐酯化碱木质素(BAL)封装姜黄素制备微纳米颗粒(B-CMPs)，成功开发出兼具高透光率(80.4%)和强机械性能(68MPa)的再生纤维素(RC)复合薄膜。该材料在蓝光激发下对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑制率达91-92%，水蒸气透过率低至1.12×10?12 g·cm·cm?2·s?1·Pa?1，接触角提升至82.3°，为木质素高值化利用提供新思路。

　　

Highlight

本研究通过丁酸酐酯化碱木质素(AL)成功制备了具有双重功能的B-CMPs微纳米颗粒，创新性地将光动力抗菌与物理屏障特性整合到再生纤维素(RPC)薄膜中。这种"木质素外壳-姜黄素内核"的独特结构，使复合材料在蓝光照射下能高效产生活性氧(ROS)，实现91-92%的细菌抑制率。

材料与方法

实验采用氯化锌/氯化钙(ZnCl₂/CaCl₂)高浓度盐溶液溶解漂白软木浆，通过酯化反应将AL的羟基含量从2.68降至1.12 mmol/g。动态光散射(DLS)显示B-CMPs粒径为217nm，zeta电位-35.7mV，在四氢呋喃(THF)中可稳定分散30天以上。

结果与讨论

傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实酯化后1710cm^-1处出现酯羰基特征峰。紫外测试显示BAL在450nm处的吸光度降低47%，使复合薄膜可见光透过率提升至80.4%。力学测试表明，含5wt%B-CMPs的薄膜拉伸强度达68MPa，较纯RC提高136%。

抗菌性能

在460nm蓝光照射下，RPC-BC薄膜对大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)的抑菌圈直径分别为14.3mm和15.1mm。活性氧检测证实，B-CMPs在光照下可产生大量¹O₂和·OH自由基，这是其发挥光动力杀菌作用的关键机制。

Conclusion

该研究通过巧妙的"酯化-封装"双功能改性策略，不仅解决了木质素色深和姜黄素分散性差的问题，还赋予复合材料优异的光学、机械和抗菌性能。这种"绿色杀菌包装"技术为替代传统塑料食品包装提供了新选择。