壳聚糖纳米封装广藿香精油/钒掺杂氧化锌纳米颗粒增强等离子体处理聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯薄膜的抗菌性能

本研究通过纳米乳液法制备了负载广藿香精油(PEO)和钒掺杂氧化锌(V-ZnO)纳米颗粒的壳聚糖(Cst)纳米胶囊，并将其作为活性涂层应用于等离子体处理的PBAT薄膜。研究证实，NC_6配方(80% Cst/10% PEO/10% V-ZnO)展现出76.03%的PEO缓释保留率，对大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)的抑菌率分别达97.09%和96.78%。经Ar/O2等离子体处理的PBAT薄膜水接触角降低78.10%，为食品活性包装提供了创新解决方案。

　　

亮点

• 创新性开发Cst/PEO/V-ZnO三元纳米胶囊体系

• NC_6配方实现76.03%精油缓释效率

• 对食源性病原体抑菌率突破96%阈值

• 等离子体处理使PBAT亲水性提升78.10%

材料表征

傅里叶变换红外光谱(FTIR)显示壳聚糖-三聚磷酸钠(Cst-TPP)壳层在1647 cm^-1处出现特征性酰胺键振动峰，证实成功交联。透射电镜(TEM)揭示纳米胶囊呈规整球形，粒径100-250 nm，Zeta电位28-38 mV，表明优异胶体稳定性。差示扫描量热法(DSC)显示封装使PEO热分解温度提升40°C，显著改善热稳定性。

抗菌机制

钒掺杂引发ZnO晶格畸变，产生更多活性氧(ROS)破坏微生物膜结构。PEO中广藿香醇与纳米颗粒产生协同效应，通过：1）干扰细菌膜电位 2）抑制ATP合成 3）破坏DNA复制三重通路实现杀菌。抑菌圈实验显示NC_6对E. coli(20.83±1.14 mm)和S. aureus(20.67±1.15 mm)的抑制效果超越临床常用抗生素。

结论

本研究通过纳米乳液-离子交联联用技术，成功构建具有"核-壳"结构的智能抗菌系统。等离子体活化后的PBAT薄膜表面羟基密度增加8倍，使纳米胶囊涂层结合强度提升300%。该技术为开发下一代活性食品包装材料提供了全新范式。