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其他荷载精油天然聚合物纳米材料

发布日期:2026-07-28 10:00:00  作者 :极客无教授    浏览量 :0
极客无教授 发布日期:2026-07-28 10:00:00  
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一些相对新颖的生物塑料已被用于食品包装的开发。这些材料是为了获得可持续包装并替代合成聚合物而开发的。这类聚合物的例子包括:聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚己内酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)、聚乙烯醇(PVA)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)以及聚丁二酸丁二醇酯(PBS)


聚乳酸(PLA)

PLA是一种由乳酸单体合成的脂肪族聚酯,乳酸单体可通过发酵可再生材料(如玉米和废弃纤维素材料)获得。PLA具有一些重要的特性,使其作为包装材料具有吸引力,例如对气体和水的低渗透性、高透明度以及适中的拉伸强度。一些研究已经探索了将PLA用作精油的纳米胶囊材料。Antonioli 等人 (2020)【1】将柠檬草精油纳米封装在PLA纳米胶囊中,并评估了其体外和体内的抗真菌活性。结果表明,该材料对尖孢炭疽菌胶孢炭疽菌均表现出体外抗真菌活性,对这两种植物病原菌的最低抑菌浓度均为0.1%。体内实验在采后苹果上进行,与使用未封装精油处理的苹果或阳性对照组中的苹果相比,使用纳米封装精油处理的苹果,其苦腐病病斑小了三倍。

聚羟基脂肪酸酯(PHAs)

PHAs是由微生物产生的热塑性、可生物降解的聚合物。目前,已知的PHA类型超过100种,其中最常见的是聚羟基丁酸酯(PHB),其次是聚(3-羟基丁酸酯)(PHB)、聚羟基戊酸酯(PHV)和聚羟基己酸酯(PHH)。目前正在探索使用基于聚羟基脂肪酸酯(PHA)的聚合物纳米颗粒进行封装,以获取用于制备活性包装的可生物降解材料。Zheng 等人 (2022) 【2】将墨西哥牛至精油封装在聚羟基丁酸酯(PHB)和聚-3-羟基丁酸酯-co-羟基己酸酯(PHB-HHx)中,并研究了其在模拟食品介质中的体外释放。两种含有精油的纳米系统均对藤黄微球菌表现出抗菌活性,其中基于PHB-HHx的纳米颗粒比纯精油更高效。此外,使用含有牛至精油的PLA/PHA(聚乳酸/聚羟基脂肪酸酯)复合材料,在用于河豚鱼片的活性包装中效果显著。

聚己内酯(PCL)

PCL是通过ε-己内酯的开环聚合或6-羟基己酸的缩聚反应获得的。PCL的拉伸强度低于PLA(聚乳酸),并且比其他生物聚合物具有更高的水蒸气和氧气渗透性。为了用于活性包装,PCL通常与其他生物聚合物共混。关于其作为纳米载体材料的应用,PCL已被成功用于开发旨在用于活性包装的纳米纤维 【3】。食尸醇薰衣草(Lavandula luisieri)精油已被成功以非织造基材的形式用于博物馆包装,但它可以潜在地扩展到作为食品包装的进一步研究。

聚乙醇酸(PGA)与PLGA(聚乳酸-羟基乙酸共聚物)

PGA是通过乙醇酸直接缩聚、乙交酯开环聚合以及卤代乙酸盐固态缩聚获得的。这种聚合物具有高的生物降解性,与纤维素类似。PGA最大的用途是作为共聚物,例如获得的PLGA,其配比为88:12,这意味着该聚合物由88%的乳酸和12%的乙醇酸组成。Zhu 等人(2019)【4】 使用PLGA微粒封装了百里香酚(牛至和迷迭香精油的一种成分),获得了球形且光滑的微粒,在封装20%的百里香酚时达到了最佳效率。这些负载百里香酚的微粒对金黄色葡萄球菌大肠杆菌表现出显著的抗菌活性。因此,负载百里香酚的PLGA微粒具有作为食品中防腐添加剂的潜力。

聚乙烯醇(PVA)

PVA是一种合成生物聚合物。它通过聚醋酸乙烯酯的聚合,随后对醋酸酯基团进行水解而合成。PVA具有高极性和亲水性,因此通常与更多疏水性成分混合使用,以获得用于活性包装的材料。Lamarra等人(2020)【5】制备了PVA静电纺纳米纤维和基于壳聚糖的乳液,并用从尖香脂果Myrocarpus fastigiatus)木材中提取的香脂木豆精油进行了功能化。为了克服精油溶解性低的问题并对其进行保护,作者提出了一个两步法工艺:首先由壳聚糖和PVA形成乳液,随后用柠檬酸钠进行离子交联。纳米纤维也通过静电纺丝方法制造。静电纺纳米纤维表现出作为卡布雷乌瓦精油有效载体的能力,以及控制化合物释放的能力,该释放被证明对广谱微生物(白色念珠菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌)具有有效活性。

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)

PBS是一种可生物降解的聚合物,可通过丁二酸(或丁二酸二甲酯)与1,4-丁二醇的缩聚反应获得,这些单体可以从可再生或化石资源中获取。使用PBS/香叶醇混合物,可以制备出具有抗菌活性的实心板和多孔板,并将其放入面包包装中。通过在PBS基质中加入8%(重量比)的香叶醇,插入这些实心和多孔抗菌板后,面包的保鲜期分别延长了5天和10天【6】。

在推广生物塑料的使用方面,仍有很长的路要走。在全球范围内,所使用的塑料中只有不到1%是生物来源的。这些材料是水可生物降解的,尽管其中一些材料作为用于食品包装应用的精油纳米载体仍鲜有研究,但人们对这一主题的兴趣正在显著增长【7】。

【1】Antonioli G, Fontanella G, Echeverrigaray S et al (2020) Poly(lactic acid) nanocapsules containing lemongrass essential oil for postharvest decay control: in vitro and in vivo evaluation against phytopathogenic fungi. Food Chem 326:126997.

【2】Zheng H, Tang H, Yang C, Chen J, Wang L, Dong Q, Shi W, Li L, Liu Y (2022) Evaluation of the slow-release polylactic acid/polyhydroxyalkanoates active film containing oregano essential oil on the quality and flavor of chilled pufferfish (Takifugu obscurus) fillets. Food Chem 385:132693

【3】Ferreira RR, Souza AG, Quispe YM, Rosa DS (2021) Essential oils loaded-chitosan nanocapsules incorporation in biodegradable starch films: a strategy to improve fruits shelf life. Int J Biol Macromol 188:628–638

【4】Zhu Z, Min T, Zhang X, Wen Y (2019) Microencapsulation of thymol in poly(lactide-co-glycolide) (PLGA): physical and antibacterial properties. Materials 12(7):1133

【5】Lamarra J, Calienni MN, Rivero S, Pinotti A (2020) Electrospun nanofibers of poly(vinyl alcohol) and chitosan-based emulsions functionalized with cabreuva essential oil. Int J Biol Macromol 160:307–318.

【6】Petchwattana N, Naknaen P, Cha-Aim K, Sanetuntikul J (2021) Application of antimicrobial plates in food packaging as an alternative way for food waste minimization. Int J Sustain Eng 14(4):600–608

【7】Atta OM, Manan S, Shahzad A, Ul-Islam M et al (2022) Biobased materials for active food packaging: a review. Food Hydrocoll 125:107419


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