随着塑料污染问题日益严重以及食品安全需求的提升，生物基材料作为传统石油基塑料的替代品，受到了广泛关注。陕西科技大学王学川教授与党旭岗副教授近期提出了一种创新的玉米淀粉基可持续食品包装材料（DC），该材料以天然玉米淀粉（CS）和羧甲基壳聚糖（CMCS）为原料，通过优化合成工艺，成功开发出一种兼具机械性能、抗氧化活性、抗菌性能以及良好阻隔性能的多功能生物基包装膜。这一研究成果发表于国际食品领域著名期刊《Journal of Colloid and Interface Science》，为食品保鲜和环保包装提供了新的解决方案。

  该研究团队通过将玉米淀粉与羧甲基壳聚糖结合，制备出具有良好水蒸气阻隔性能、抗氧化活性、抗紫外线能力（吸收率超过99.8%）、耐水性和机械强度的DC薄膜。此外，DC薄膜还表现出显著的抑菌和杀菌效果，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率分别达到99.67±0.58%和99.83±0.29%。实验结果表明，DC薄膜在室温下可显著延长新鲜水果的保质期，同时具备良好的生物降解性，在自然环境中能够完全分解，减少环境污染。

图1 淀粉基包装膜材料的合成、性能对比和应用

  图2展示了不同含量的包装膜材料的图像和紫外阻隔性能，当DCS基质中引入不同水平的CMCS和京尼平时，DC薄膜可以吸收几乎所有的UV-A和UV-B辐射。这种增强可归因于两个因素：首先，DC薄膜的抗紫外线性受到其芳基环结构和DCS中的醛基的增强，从而扩展了共轭体系;其次，CMCS和京尼平掺入的更紧密交联使复合膜变暗，降低透光率，并增强紫外线阻挡能力。

图2 包装膜材料的光学图像（a）；紫外-可见透射光谱（b~c）、DC 薄膜的水接触角 （d） 和 （e）；以及 DC 薄膜的溶涨率和溶解率（f）

  图3详细阐述了天然土壤中DC 薄膜降解的潜在机制。如图 8（c） 所示，DC 薄膜降解后，萝卜种子在土壤中比空白组生长得更好，这可能是由于 DC 薄膜的降解对土壤有施肥作用，从而促进了植物生长。因此，由于其可生物降解性，DC 薄膜有望成为新一代环保、可持续、可生物降解和先进智能包装材料中的主要候选者。这项创新有可能有效解决传统不可生物降解塑料带来的废物积累和环境污染问题。

图3不同间隔的DC 薄膜生物降解图像 （a）；天然土壤中DC 薄膜的生物降解机理 （b）；DC 膜降解后萝卜种子在土壤中生长的图像 （c）；直流薄膜降解的质量损失比（d）；以及萝卜幼苗在含有DC 薄膜的土壤中的生长高度 （e）。

  图4展示了包装膜材料的保鲜性能，与对照组（空气、PE塑料）相比。暴露在空气中的草莓在整个贮藏期间重量减轻了65.94%。相比之下，用 PE 薄膜包裹的草莓和 DC 样品表现出不同程度的失重（DC1、DC2、DC3 和 DC4，依次分别为 6.13 % 和 50.58 %、45.09 %、37.46 % 和 27.31 %）。在新鲜水果中观察到的减重差异可归因于 DC 薄膜的不同 WVTR。这些 WVTR 值受到配方中使用的壳聚糖和京尼平的特定比例的影响。

图4 在室温下用测试膜覆盖的草莓外观变化（a）;在室温下用测试膜覆盖的蓝莓外观的变化 （b）;在室温下用测试膜覆盖的圣女果外观的变化（C）;草莓在不同时间间隔的失重 （d）;蓝莓在不同时间间隔的失重 （e）;圣女果在不同时间间隔的失重（F）

  在本研究中，巧妙地结合了CS 良好的可食用和可生物降解特性、CMCS 良好的抗菌活性和 PEI 良好的成膜机械性能，成功合成了一种多功能的基于玉米淀粉的可持续食品包装 （DC），该包装具有良好的生物降解性、强大的机械性能、优异的生物相容性、优越的水蒸气阻隔特性、显著的抗氧化活性、抗紫外线性能以及抗菌和杀菌性能。DC 薄膜构建了具有动态共价网络的 3D 交联结构，平衡了机械强度和阻隔性能，以克服淀粉基薄膜的脆性和渗透性等缺陷。这些特性为高性能、环保和节能食品包装解决方案领域的可持续发展铺平了道路。

  该研究成果以“Versatile corn starch-based sustainable food packaging with enhanced antimicrobial activity and preservative properties”为题于近日发表于国际著名期刊Journal of Colloid and Interface Science。陕西科技大学硕士研究生韩松昱为该论文的主要完成人，通讯作者是陕西科技大学生物质与功能材料研究所党旭岗副教授。

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.137698