《RSC Applied Polymers》：Fabrication of gallic acid crosslinked chitosan/poly(1-vinylpyrrolidone-co-vinyl acetate) antioxidant films for green chilli packaging
编辑推荐：
本文创新性地采用溶剂浇铸法制备了没食子酸（GA）交联的壳聚糖（CS）/聚（1-乙烯基吡咯烷酮-共-醋酸乙烯酯）（PVP-co-VAc）活性包装薄膜。研究表明，GA的引入通过氢键相互作用显著增强了薄膜的机械性能（拉伸强度达54.71±0.62 MPa）、阻隔性能（水接触角93.4°）和热稳定性，并赋予薄膜优异的抗氧化（DPPH自由基清除率77.18%）和广谱抗菌活性（对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白念珠菌均有效）。青椒包装实验证实，CPG-IV薄膜能有效抑制水分流失和微生物生长，延长保鲜期至14天。该研究为开发高性能可降解食品包装材料提供了新策略。
引言
在当前食品工业背景下，包装与保鲜对防止微生物污染至关重要。传统石油基合成聚合物（如聚乙烯、聚丙烯等）虽具有优良的机械性能，但易造成环境污染和健康风险。因此，利用可再生资源开发可生物降解聚合物成为研究热点。壳聚糖（CS）作为自然界储量第二大的天然聚合物，因其可生物降解性、成膜性和抗菌性备受关注，但其存在脆性、亲水性和机械性能差等缺点。通过与聚（1-乙烯基吡咯烷酮-共-醋酸乙烯酯）（PVP-co-VAc）共聚物共混，可改善其柔韧性。此外，活性包装通过引入活性成分（如抗氧化剂）进一步提升功能。没食子酸（GA）作为一种天然多酚化合物，具有抗菌、抗氧化特性，且被美国FDA认定为安全物质。本研究首次将GA作为交联剂引入CS/PVP-co-VAc体系，开发用于青椒包装的高性能薄膜。
材料与方法
采用溶剂浇铸法制备了不同GA含量（0-4 wt%）的CS/PVP-co-VAc薄膜（命名为CP、CPG-I至CPG-IV）。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）等表征其理化性质。力学性能通过万能试验机测定，水接触角（WCA）评估表面润湿性，水蒸气透过率（WVTR）和氧气透过率（OP）测试阻隔性能。采用DPPH法测定抗氧化活性，并通过菌液扩散法评估对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白念珠菌的抗菌效果。最后以青椒为模型进行14天包装实验，分析失重率和微生物数量变化。
结果与讨论
FTIR光谱显示，GA的加入使薄膜的-OH伸缩振动峰从3270 cm?1移至3330 cm?1，表明GA与CS/PVP-co-VAc基质间形成强氢键。SEM和AFM表明，低浓度GA使薄膜表面均匀致密，而4 wt% GA（CPG-IV）因分子团聚出现异质结构。XRD显示GA的引入使结晶度从19.22%提升至48.65%，证实交联网络形成。
力学性能方面，CPG-III薄膜的拉伸强度最高（54.71±0.62 MPa），显著优于传统聚乙烯塑料（10-16 MPa）。但过量GA（CPG-IV）会因团聚作用导致强度下降至44.37 MPa。水接触角测试中，CPG-III薄膜呈现疏水性（WCA=93.4°），而CPG-IV因游离羟基增多降至72.7°。阻隔性能上，GA交联使薄膜的WVTR和OP值分别降低至24.75 g m?2h和1.325×10?5cc per m per 24 h per atm，优于对照组。
生物活性方面，CPG-IV薄膜的DPPH自由基清除率达77.18%，且对三种测试微生物的抑菌圈直径均大于17 mm。游离氨基滴定表明，GA与CS的氨基交联率最高达82.7%，显著增强薄膜稳定性。迁移实验显示，薄膜在三种食品模拟液中的迁移量均低于FSSAI标准限值（10 mg dm?2）。
包装应用研究
青椒包装实验表明，CPG-IV薄膜能有效抑制水分流失（14天失重率最低），并显著减少微生物繁殖（菌落数较未包装组降低90%以上）。视觉观察显示，CPG-IV包装的青椒在14天后仍保持绿色饱满状态，而聚乙烯包装和未包装组均出现萎蔫和霉变。
结论
GA交联CS/PVP-co-VAc薄膜通过分子间氢键作用形成致密网络，兼具优异的力学强度、阻隔性和生物活性。其在青椒保鲜中的成功应用证实了其在活性食品包装领域的潜力，为替代传统塑料提供了绿色解决方案。
