引言
石油基塑料日益增长的环境负担以及人们对新鲜、最少加工食品的同时需求，加速了对环保包装材料的需求。石油基包装材料对环境污染有显著贡献，因为这些材料的降解率非常缓慢，通常需要数十年才能分解，并导致各种生态问题(Baniasadi, Abidnejad, Fazeli, Niskanen, & Lizundia, 2026; Jahangiri, Mohanty, & Misra, 2024)。因此，环保无毒包装材料已成为当务之急，因为这些材料能够完全分解并转化为自然元素，而不会向环境释放任何有害气体。
源自天然来源的生物聚合物，包括多糖、蛋白质和脂质，由于其生物相容性、可生物降解性和可再生性，有可能成为石油基塑料的有前途的替代品，从而支持新兴食品包装系统的可持续性需求(X. Li et al., 2026; Shan et al., 2026)。在多糖中，羧甲基纤维素(CMC)是一种纤维素衍生物聚合物，因其高透明度、高稳定性、凝胶能力和氧气阻隔性能等优点，成为食品包装的有力聚合物(M. Li et al., 2025; Rayhan, Hossain, Rahman, Mia, & Zzaman, 2026)。CMC在食品包装中的应用仍然有限，因为它们的机械性能、抗氧化性能和紫外线阻隔性能较差(A. Khan, Riahi, Priyadarshi, Kim, & Rhim, 2026; Zhao et al., 2022)。因此，为了克服这些局限性，将聚合物与增塑剂或其他聚合物混合已成为提高其可加工性的突出策略(Ruchika, Rana, Yadav, & Saneja, 2026a)。甘油是最常用于CMC基薄膜的增塑剂，因为它能提高薄膜的柔韧性(Liang et al., 2025; Riahi, Rhim, Bagheri, Pircheraghi, & Lotfali, 2022; Shan et al., 2026)。此外，聚乙烯醇(PVA)是一种绿色聚合物，由于其优异的气体阻隔性能、无毒、出色的成膜能力和高羟基密度，已与CMC混合(Hussain, Batool, Aizaz, Abbas, & Ur Rehman, 2023; Jiang et al., 2024; Valle et al., 2026; Y. Wang, Du, Zheng, & Chen, 2024)。然而，PVA的各种局限性，如机械强度低、热稳定性差和紫外线抗性低，限制了其在食品包装薄膜中的应用(Z. Wang et al., 2026)。
鉴于此，具有固有增塑性能的聚乙烯醇-聚乙二醇接枝共聚物(PC)在食品包装薄膜的开发中引起了广泛关注。PC集成了PVA和PEG，其中PVA提高机械强度，PEG充当固有增塑剂(Ruchika et al., 2026a)。这消除了对外部增塑剂(甘油)的需要，后者在高浓度下可能会导致渗出(Ruchika, Rana, Yadav, & Saneja, 2026b)。此外，薄膜的功能特性在提高薄膜的整体性能和在食品包装中的应用中也起着至关重要的作用(Ashraf et al., 2025)。因此，单宁酸(GA)(3,4,5-三羟基苯甲酸)是一种天然多酚，已被证明具有出色的抗氧化、抗菌和抗炎活性，被广泛用于开发活性食品包装薄膜。(Pothinuch, Promsorn, Sablani, & Harnkarnsujarit, 2024; Xu et al., 2026) 。虽然以前的研究探讨了GA对生物聚合物基薄膜各种物理化学和功能特性的作用，通常掺入外部增塑剂以增强薄膜的柔韧性和功能性(Almeida et al., 2023; Cabrera-Barjas et al., 2024; Shah et al., 2026)。因此，在CMC/PC薄膜基质中掺入GA可能提供了一种不使用外部增塑剂的薄膜开发的有趣方法。因此，本研究专注于开发活性羧甲基纤维素/聚乙烯醇-聚乙二醇接枝共聚物基薄膜，其中PEG基团提供固有增塑效果，增强聚合物链的运动性而不使用外部增塑剂，并进一步掺入GA以提高薄膜的功能特性(图1)。
使用中心复合设计(CCD)遵循实验设计(DOE)优化初始聚合物基浓度(Bertolo et al., 2022; Hero et al., 2025)。CCD是一种有效的响应面法(RSM)，用于评估聚合物浓度对薄膜性质的线性、交互和二次效应，以识别最佳配方。这些统计设计对于研究因素和响应之间的相互作用非常重要。制备CMC/PP空白薄膜以研究基线性质，随后开发掺入单宁酸的食品包装薄膜。进一步对薄膜进行表征，包括机械和表面疏水性性质，以及使用扫描电子显微镜(SEM)和3D光学轮廓仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)和X射线光电子能谱(XPS)进行固态表征，以深入了解薄膜成分的分子和结构特性。此外，本研究假设在CMC/PC薄膜基质中掺入GA将提高薄膜在菠萝保鲜方面的潜力，通过维持水果品质特性。
