近日，浙江大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)系研究人員在國際期刊《Food Chemistry》（IF：9.8）發(fā)表了題為“Impact of bacterial cellulose nanofibril on mechanical integrity and essential oil release dynamics in electrospun gelatin/PVA films for duck meat packaging"的研究性論文。在該論文中，研究人員利用上海騰拔Universal TA研究型質(zhì)構(gòu)儀用于測定膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率。

本研究制備了一種適用于活性食品包裝的靜電紡絲明膠 / 聚乙烯醇復(fù)合膜，該膜用體積分?jǐn)?shù) 1% 的黑胡椒精油（BPEO）和不同比例的可溶性細(xì)菌纖維素納米纖絲（SBC）增強(qiáng)。當(dāng) SBC 添加量達(dá)到 10 wt%（GPSBC10）時，能夠改善纖維形貌、力學(xué)性能（ 17.2±0.65 MPa）、包封率（64.95±2.32%）及生物活性；但 SBC 濃度過高則會導(dǎo)致纖維結(jié)構(gòu)出現(xiàn)缺陷。GPSBC10 具有提升的水接觸角（57.43°±2.78）和精油的pH 響應(yīng)控釋；在 pH 5–7 的磷酸鹽緩沖液體系中，其釋藥動力學(xué)行為與Weibull及Korsmeyer-Peppes模型擬合度最佳。增加的pH 可促進(jìn)精油的持續(xù)釋放，這一特性使其適用于肉類保鮮。與傳統(tǒng)聚乙烯包裝相比，該膜可使鴨肉的貨架期延長 3 天。上述結(jié)果表明，負(fù)載 SBC 的靜電紡絲復(fù)合膜作為具備優(yōu)異的力學(xué)性能、較高的包封效率及長效抗菌活性的功能型包裝材料，在肉類包裝領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用潛力。

明膠 - 聚乙烯醇復(fù)合膜（GP）的拉伸強(qiáng)度（TS）和斷裂伸長率（EAB）分別為 10.67±0.66 MPa 和 32.56±0.94%（圖 5C）。但本研究結(jié)果與前期研究存在差異：在配比相近的條件下，后者制備的復(fù)合膜拉伸強(qiáng)度不足本研究的一半，斷裂伸長率卻是本研究的兩倍以上。這一差異可能與明膠和聚乙烯醇的濃度、來源，以及二者的混合比例、分子間相互作用有關(guān)，這些因素均會對最終制得的納米纖維膜的力學(xué)性能產(chǎn)生顯著影響。GPSBC10 復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度更高，這表明可溶性細(xì)菌纖維素納米纖絲（SBC）在聚合物基體中分散性更佳，使得填料與基體之間的接觸面積更大，進(jìn)而提升了應(yīng)力傳遞效率。而 GPSBC15 和 GPSBC20 復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度有所下降，這是因?yàn)?SBC 濃度過高時，纖維素分子之間易發(fā)生相互作用，部分取代了細(xì)菌纖維素與生物聚合物基體之間的結(jié)合。當(dāng) SBC 的添加量達(dá)到5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時，其對復(fù)合膜斷裂伸長率的影響并不顯著；但當(dāng)添加量超過 10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時，納米纖維網(wǎng)絡(luò)的斷裂伸長率會急劇下降，這是由于高濃度 SBC 會干擾填料與生物聚合物界面處分子的連續(xù)運(yùn)動。2021年也開展過類似研究，他們發(fā)現(xiàn)隨著纖維素納米晶填料添加量的增加，納米復(fù)合膜的剛性會隨之增強(qiáng)，這是因?yàn)樘盍闲纬闪巳S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；而高纖維素納米晶增強(qiáng)會導(dǎo)致其分散性下降，進(jìn)而加劇團(tuán)聚現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)：Dev Raj Acharya, et al.Impact of bacterial cellulose nanofibril on mechanical integrity and essential oil release dynamics in electrospun gelatin/PVA films for duck meat packaging. Food Chemistry, 2025