壳聚糖/淀粉/银掺杂二氧化钛纳米粒子生物纳米复合材料的制备与表征及其在食品包装中的应用

【编辑推荐】本研究通过不同配比制备淀粉(St)/壳聚糖(Cs)共混膜，并引入银掺杂二氧化钛纳米粒子(Ag@TiO2-NPs)构建生物纳米复合材料。最优配比St/Cs=2:1（F3膜）展现最高拉伸强度(5.7 MPa)和氧气透过率(68.32 g/m2·天)，而8%纳米粒子负载量（F8膜）显著增强抗菌性能，为可持续食品包装提供兼具机械强度与功能性的解决方案。

　　

Highlight

生物聚合物因其天然来源、可生物降解性和对可持续发展的贡献，在食品包装领域备受关注。通过纳米粒子增强可改善其热稳定性、抗菌性、机械性能和阻隔特性。

材料与方法

使用75-85%脱乙酰度壳聚糖(Cs)和马铃薯源淀粉(St)作为基质，四丁基钛酸酯(TBT)和硝酸银(AgNO₃)制备银掺杂二氧化钛纳米粒子(Ag@TiO₂-NPs)。通过溶液浇铸法制备不同St/Cs比例（0:1至4:1）及含1-8%纳米粒子的复合膜（F1-F8）。

氧气渗透性评估

纯壳聚糖膜(F1)展现最低氧气透过率(8.93 g/m²·天)，而St/Cs=2:1的F3膜达到最佳平衡值68.32 g/m²·天。纳米粒子的加入显著降低渗透性，8%负载量(F8)使氧气透过率降至41.05 g/m²·天。

结论

含2:1 St/Cs和8% Ag@TiO₂-NPs的复合膜兼具优异机械性能（拉伸强度5.7 MPa，延伸率78.2%）和抗菌活性，其光催化产生的活性氧(ROS)能有效破坏细菌细胞膜，为绿色食品包装提供创新解决方案。