纳米氧化锌包覆低密度聚乙烯的抗菌性能

食品工业最近的创新已经改变了被动包装，被动包装是在简单的容器中构成的，或者更好的是，在活性元素中构成与外部环境相隔离的功能屏障，它主要作用于可能导致食品在不同生命阶段变质的微生物:加工、包装、运输、仓储、配送。

为了尽可能延长包装食品的保质期，开发新型抗菌材料变得非常重要。活性抗菌膜由聚合物材料和具有高抗菌性能的添加剂组成，即能够控制致病微生物的生长和导致食品变质。

在用于制备这些薄膜的添加剂中，有金属氧化物，如钛氧化物、氧化锌、氧化钙和氧化镁，以及纯金属，如银和金。所有这些物质都因其有趣的特性而被使用，除了抗菌特性外，还包括与有机抗菌剂相比的高化学稳定性、高坚固性和长寿命。尤其是银，由于其对许多微生物的高毒性，已经广泛用于食品包装行业的抗菌材料。

然而，氧化锌(ZnO)因其抗菌活性可与银媲美而引起人们的关注。此外，氧化锌还有其他优点:它也可以以纳米颗粒的形式制备，方法简单、经济;它对各种革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌都有选择性，包括那些对食物特别有害的细菌，如大肠杆菌、李斯特菌和金黄色葡萄球菌。此外，氧化锌被美国食品和药物管理局(FDA)公认为一般安全材料(一般公认为安全，GRAS)，与氧化钛相比，氧化锌有一个重要的优势:其抗菌活性不需要光激活。

这并不奇怪，那么现在已经提出了许多应用的氧化锌。氧化锌纳米颗粒（ZnO-NP）的抗菌活性主要取决于它们的浓度及其尺寸，即较高浓度和较大的表面积具有更好的抗菌活性。如果掺入材料中，ZnO-NP改善其机械电阻，阻挡性能和稳定性。到目前为止，ZnO-NP以不同的材料整合，包括聚乳酸，低密度聚乙烯（LDPE），聚丙烯，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），纸和壳聚糖。

然而，其中，LDPE肯定是最有趣的材料;它提供了良好的灵活性，透明度，成本不是很高，可操作性和热稳定性。由Hajer Rokbani等人进行的一项研究。在蒙特利尔大学（加拿大）发表于“塑料薄膜和”薄板“（2019年，Vol.35-2,117-134），已经描述了通过用ZnO-NP涂覆LDPE及其衍生物而获得的抗菌膜的产生有一个简单的过程。然后将这些薄膜的抗菌效率进行测试，以反对食物源性的细菌作为大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。

用ZnO-NP法制备LDPE薄膜

通常，用抗菌添加剂制备聚合物膜的方法取决于如何使用最终材料。基本上，抗菌材料可以直接或间接接触食物。ZnO-NP直接与细菌细胞表面相互作用，如深入研究与大肠杆菌的相互作用，因此不再需要尽可能地将抗菌添加剂与食物中的抗菌添加剂迁移到食物中。

因此，为了制备用于直接接触的材料，可以使用机械热方法，包括塑料工业中使用的常规技术，例如挤出，压缩模塑，吹塑和注塑。在该研究中，通过在双螺杆挤出机中熔融混合来制备LDPE薄膜。将铸造系统放置在挤出机出口处;在挤出过程的最后一个阶段，在挤出过程的最后一个阶段，该系统是在挤出过程的最后一阶段涂覆LDPE的表面，在190和220℃之间的温度范围内。使用这种方法，用以下聚合物材料制备薄膜：

1)低密度聚乙烯(LDPE);

2)线性低密度聚乙烯(LLDPE);

3）低密度聚乙烯树脂，用马来酸酐（LDPE-G-AM）改性。

制备上述三部薄膜

4）作为多层薄膜，具有薄的纯LDPE;

5)采用不同的工艺，即在不使用挤出机的情况下混合熔体。

结果与结论

关于上面的清单，结果是:

1)挤出机制备的氧化锌涂层LDPE薄膜对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均具有较高的抗菌活性。抗菌膜对大肠杆菌的抗菌效果维持了8个月;

2)通过提高工艺温度，LLDPE涂层对金黄色葡萄球菌的杀灭效果有所提高;

3)在LDPE-g-AM薄膜中，Zno-NP的分布更均匀，因此纳米粒子的聚集比其他基质中更小。此外，在这种情况下，纳米颗粒与聚合物连接良好，标志着聚合物基质与氧化锌纳米颗粒之间的高兼容性，这可以解释为抗菌添加剂在食品中的迁移概率降低;

4)在单层纯LDPE涂层中，只有LDPE-g- am对大肠杆菌有活性，但涂层厚度不大于8 mm;

5)对于简单混合熔体制备的薄膜，抗菌活性不明显，说明制备过程非常重要。

综上所述该研究表明，纳米颗粒形式涂覆有ZnO的低密度聚乙烯薄膜具有优异的特性，可用作食品包装行业中的活性抗微生物涂料。

参考

Hajer Rokbani等。，塑料薄膜和片材杂志。2019年，卷。35-2，117-134。