上海腾拔质构仪助力浙江大学在《Food Chemistry》发表研究成果

近日，浙江大学食品科学与营养系研究人员在国际期刊《Food Chemistry》（IF：9.8）发表了题为“Impact of bacterial cellulose nanofibril on mechanical integrity and essential oil release dynamics in electrospun gelatin/PVA films for duck meat packaging"的研究性论文。在该论文中，研究人员利用上海腾拔Universal TA研究型质构仪用于测定膜的拉伸强度和断裂伸长率。

本研究制备了一种适用于活性食品包装的静电纺丝明胶 / 聚乙烯醇复合膜，该膜用体积分数 1% 的黑胡椒精油（BPEO）和不同比例的可溶性细菌纤维素纳米纤丝（SBC）增强。当 SBC 添加量达到 10 wt%（GPSBC10）时，能够改善纤维形貌、力学性能（ 17.2±0.65 MPa）、包封率（64.95±2.32%）及生物活性；但 SBC 浓度过高则会导致纤维结构出现缺陷。GPSBC10 具有提升的水接触角（57.43°±2.78）和精油的pH 响应控释；在 pH 5–7 的磷酸盐缓冲液体系中，其释药动力学行为与Weibull及Korsmeyer-Peppes模型拟合度最佳。增加的pH 可促进精油的持续释放，这一特性使其适用于肉类保鲜。与传统聚乙烯包装相比，该膜可使鸭肉的货架期延长 3 天。上述结果表明，负载 SBC 的静电纺丝复合膜作为具备优异的力学性能、较高的包封效率及长效抗菌活性的功能型包装材料，在肉类包装领域具有良好的应用潜力。

明胶 - 聚乙烯醇复合膜（GP）的拉伸强度（TS）和断裂伸长率（EAB）分别为 10.67±0.66 MPa 和 32.56±0.94%（图 5C）。但本研究结果与前期研究存在差异：在配比相近的条件下，后者制备的复合膜拉伸强度不足本研究的一半，断裂伸长率却是本研究的两倍以上。这一差异可能与明胶和聚乙烯醇的浓度、来源，以及二者的混合比例、分子间相互作用有关，这些因素均会对最终制得的纳米纤维膜的力学性能产生显著影响。GPSBC10 复合膜的拉伸强度更高，这表明可溶性细菌纤维素纳米纤丝（SBC）在聚合物基体中分散性更佳，使得填料与基体之间的接触面积更大，进而提升了应力传递效率。而 GPSBC15 和 GPSBC20 复合膜的拉伸强度有所下降，这是因为 SBC 浓度过高时，纤维素分子之间易发生相互作用，部分取代了细菌纤维素与生物聚合物基体之间的结合。当 SBC 的添加量达到5%（质量分数）时，其对复合膜断裂伸长率的影响并不显著；但当添加量超过 10%（质量分数）时，纳米纤维网络的断裂伸长率会急剧下降，这是由于高浓度 SBC 会干扰填料与生物聚合物界面处分子的连续运动。2021年也开展过类似研究，他们发现随着纤维素纳米晶填料添加量的增加，纳米复合膜的刚性会随之增强，这是因为填料形成了三维网络结构；而高纤维素纳米晶增强会导致其分散性下降，进而加剧团聚现象。

参考文献：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