近年来，在包装材料中应用天然活性成分已经成为一种趋势。多酚是广泛地来自茶、咖啡、水果、蔬菜和谷物等的天然抗氧化剂。多酚可以以不同的形式应用于包装系统，主要包括直接共混、表面涂层和装载于微纳米载体。然而，植物多酚极易被氧化，与包装基质直接混合或在其表面涂抹容易导致其失活，难以实现持续释放。而微米和纳米材料，如微球、纳米颗粒和微胶囊等，可以调节多酚的持续释放特性，同时还可以保护它们的活性。由于良好的生物相容性和生物安全性，具有高比表面积的壳聚糖微球材料经常用于输送食品功能成分和药物，并被认为是天然活性物质的良好载体。将含有多酚的壳聚糖微球纳入包装聚合物基质，并通过有效的材料设计实现活性物质的缓释是人们关注的研究重点。

考虑到微球和薄膜之间的相容性，包装基质的选择尤为关键。近年来，传统塑料包装的广泛使用产生了巨大的浪费和不可估量的“白色污染”。越来越多的环境问题促使人们更加重视开发可生物降解的活性包装。纤维素是地球上最丰富的可再生资源，具有来源广、成本低、生物安全和可降解的优点。羧甲基纤维素（CMC）是纤维素的衍生物，由于其水溶性、胶体性以及与壳聚糖良好的生物相容性，可以通过将壳聚糖微球固定在CMC分子链的网络中来开发生物聚合物复合膜材料。

考虑到EGCG是一种天然植物多酚，容易被氧化和分解导致失活，本研究使用具有丰富比表面积的壳聚糖微球作为EGCG的微载体并将其填充到CMC基质中。然而，CMC作为独立的薄膜材料，其机械性能是不够的，在填充活性微球后，机械性能可能会进一步减弱。为了提高薄膜的机械性能，但又避免使用化学交联剂，通过将填充有壳聚糖活性微球的CMC溶液组装到羧甲基壳聚糖（CMCS）基底上，构建双层薄膜的方法（一种简单而绿色的物理方法）。

双层结构的构建既可以保护和控制EGCG的释放，又可以在一定程度上弥补薄膜基体机械性能的不足。虽然已经有许多关于双层膜的研究报道，但目前的研究大多是基于溶液的逐层组装来制备双层膜。到目前为止，关于在凝胶基底上构建双分子层的研究还显有报道。羧甲基壳聚糖（CMCS）是一种水溶性的壳聚糖衍生物，其水溶液可以在醋酸凝固浴中再生为具有高强度的水凝胶。因此，在本研究中，通过溶液浇注法将复合有活性微球的CMC纤维素溶液组装到CMCS凝胶上，制备了生物基活性双层膜。

图1. (a) B-"CMC"-CSEM双层膜的合成示意图; (b-e) B-“CMC”, B-“CMC”-CSEM₁, B-“CMC”-CSEM₃, B-“CMC”-CSEM₅ 的实物照片, 其中比例尺为2 cm; (f-g) CMC, CMCS, and B-“CMC”-CSEMs的紫外-可见光吸光度和透光率。

图2. （a）不同薄膜的厚度，包括CMC、CMCS单层膜以及含有不同浓度的CSEM的B-"CMC"-CSEM双层膜；CMC、CMCS和B-"CMC"-CSEMs的应力-应变曲线（b-c） 以及拉伸强度和断裂伸长率的平均值（d）; （e）双层膜的实物承重图。

图3. CSEMs（a），B-“CMC”-CSEMs表面（b）和横截面（c）的扫描电镜图；CMCS面（d）和CMC面（e）的FTIR光谱图；CMC、CMCS和B-"CMC"-CSEMs不同浓度的XRD曲线（f）和TGA曲线（g）。

图4. B-"CMC"-CSEMs双层膜的ABTS（a）和DPPH（b）自由基清除活性，插图为反应后的溶液的状态，颜色越浅表示自由基清除活性越高；（c）B-"CMC"-E和B-"CMC"-CSEM₃的释放特性；（d）B-"CMC"-E和B-"CMC"-CSEM₃在PBS中的动态溶胀率。

图5 .（a）从B-"CMC"-CSEMs和B-"CMC"-E双层膜上分离的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的TSA平板计数图，比例尺为0.5厘米；金黄色葡萄球菌（b）和大肠杆菌（c）在B-"CMC"-CSEMs和B-"CMC"-E双层膜上的存活率。

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.123362