溶液介导静电纺聚乙烯醇/壳聚糖纤维膜重构为负载固定化聚离子烯的透明抗菌膜用于活性包装

《Food and Bioprocess Technology》：Solution-mediated Reconstruction of Electrospun Poly (vinyl alcohol)/Chitosan Fibrous Membranes into Transparent Antimicrobial Films with Immobilized Polyionene for Active Packaging

　　

摘要

透明活性包装材料可在延长新鲜农产品保质期的同时，便于目视质量评估。然而，传统透明薄膜通常缺乏抗菌活性，而引入活性剂往往会损害其光学或机械性能。本研究通过水性溶液介导的重构方法，对电纺聚乙烯醇/壳聚糖（PVA/CS）纤维膜进行重建，并辅以戊二醛（GA）介导的化学稳定化，制备了透明抗菌薄膜。纤维膜浸入GA水溶液后发生溶胀和部分溶解，随后干燥过程促进大分子重排、纤维融合以及纤维间空隙的坍塌，从而形成连续致密的薄膜结构。与此同时，GA交联作用进一步稳定了重构后的连续基质。优化后的GA-PVA/CS薄膜在600 nm处的透光率达到90.2%，拉伸强度为32.4 MPa，断裂伸长率为80.9%。将硅烷官能化的聚离聚物引入电纺前驱体溶液中，通过硅醇缩合和自缩合作用促进其在重构基质中的保留。所得薄膜保持了87.5–90.4%的可见光透光率，增强了紫外线衰减能力，并降低了水蒸气透过率。当聚离聚物添加量为3%和5%时，薄膜对大肠杆菌（Escherichia coli，E. coli）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus，S. aureus）产生了近乎完全的抑制作用，并延缓了灰葡萄孢（Botrytis cinerea，B. cinerea）的径向生长。最终薄膜浸提物在L929成纤维细胞中保持了至少89%的相对代谢活性，而在测试条件下，GA的最大平均迁移量为0.105 mg/dm²。一项描述性的蓝莓包装实验（每种处理使用一个独立包装单元）表明，薄膜可有效减少肉眼可见的劣变、单果重量损失、包装级别腐烂以及果汁pH值变化。这些结果为将电纺PVA/CS纤维膜转化为适用于活性包装的透明、柔性和抗菌薄膜提供了一条可行途径。