绿色制造pH响应型可生物降解聚酯包装膜：基于胺化纤维素纳米晶与姜黄素的智能气体调控与抗氧化释放

《Journal of Cleaner Production》：Green-manufactured, pH-responsive biodegradable polyester packaging film embedded with curcumin and aminated cellulose nanocrystals for tunable gas permeability and antioxidant release

本文开发了一种基于PBAT（聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯）的智能活性包装膜，通过嵌入胺化纤维素纳米晶（A-CNC）负载的姜黄素（CUR），采用无溶剂挤出成型技术，实现了pH响应性气体渗透率（如CO2/O2选择性提高50%）和抗氧化活性（24小时自由基清除率>96%）的双重功能。该薄膜机械强度提升125%，且能有效抑制双孢蘑菇褐变，延长保鲜期，为可持续食品包装提供了可规模化、低成本的多功能解决方案。

　　

Highlight

本研究通过将A-CNC@CUR组装体融入可生物降解的PBAT（聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯）、PBAT/PLA（聚乳酸）和PBAT/PBS（聚丁二酸丁二醇酯）基质中，采用无溶剂熔融挤出工艺，开发了多功能、pH响应型活性包装薄膜。这些薄膜展现出双重功能：结合了持续的抗氧化活性（24小时自由基清除率>96%）和可逆的pH触发气体渗透性调控。具体而言，水蒸气传输率在pH 4时增加约27%，在pH 9时增加33%；CO₂渗透性在pH 4和pH 9下分别增加52%和31%；O₂渗透性则分别增加46%和23%。在酸性条件下，A-CNC@CUR薄膜的CO₂/O₂选择性比仅含CUR的薄膜高出约50%。通过将PBAT与PBS和A-CNC@CUR共混，实现了机械增强，拉伸强度比纯PBAT提高了125%。双孢蘑菇保鲜试验证明，掺入A-CNC@CUR的PBAT基活性薄膜能有效抑制褐变并延长货架期。

Conclusions

这项工作通过无溶剂熔融挤出工艺，将A-CNC@CUR集成到可生物降解的PBAT、PBAT/PLA和PBAT/PBS基质中，开发了多功能、pH响应型活性包装薄膜。薄膜展示了双重功能：结合了持续的抗氧化活性（24小时自由基清除率>96%）和可逆的、pH触发的气体渗透性调控。