【摘 要】
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细菌和真菌污染以及这些微生物的无序生长是导致食品变质的主要原因,并间接对人类产生不利影响,因此开发具有抗菌性能的食品包装材料受到研究人员的关注。石油基塑料材料通常用于食品包装,但其缓慢的降解过程对环境产生了负面影响,所以开发可降解的聚合物基包装材料成为迫切的需求。聚乳酸（PLA）具有优越的加工性、高透明度、刚性、相对较低的水蒸气透过率和成本,使其在可生物降解聚合物市场上占主导地位。然而,低韧性限制
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细菌和真菌污染以及这些微生物的无序生长是导致食品变质的主要原因,并间接对人类产生不利影响,因此开发具有抗菌性能的食品包装材料受到研究人员的关注。石油基塑料材料通常用于食品包装,但其缓慢的降解过程对环境产生了负面影响,所以开发可降解的聚合物基包装材料成为迫切的需求。聚乳酸（PLA）具有优越的加工性、高透明度、刚性、相对较低的水蒸气透过率和成本,使其在可生物降解聚合物市场上占主导地位。然而,低韧性限制了它在食品包装中的应用。为了克服PLA的缺点,我们分别采用逐层浇铸聚乙烯醇（PVA）-壳聚糖季铵盐（HACC）和复合高韧性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）的方法改性PLA。采用直接煅烧的方法,合成了两种新型抗菌剂CuO@ZIF-8和CuO@γ-CD-MOFs,运用这两种金属有机骨架（MOFs）装载氧化铜（CuO）可以降低CuO纳米粒子的粒径,减少团聚,进而提高抗菌性能。分别复合入PLA/PVA-HACC双层膜和PLA-PBAT薄膜后,制得生物可降解高分子抗菌复合薄膜,并应用于食品包装。本论文的主要研究内容和结果如下:（1）新型抗菌剂CuO@ZIF-8和CuO@γ-CD-MOFs的制备。利用ZIF-8和γ-CD-MOFs在200°C下不会热解,三水硝酸铜（Cu（NO3）2·3H2O）在180-200°C会热解为CuO的特性,首先运用ZIF-8和γ-CD-MOFs装载Cu（NO3）2,制得Cu（NO3）2@ZIF-8和Cu（NO3）2@γ-CD-MOFs,之后采用直接煅烧法合成了CuO@ZIF-8和CuO@γ-CD-MOFs。X射线衍射（XRD）测试结果表明ZIF-8和γ-CD-MOFs的晶型得以保留;扫描电子显微镜（SEM）和高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）观察CuO@ZIF-8和CuO@γ-CD-MOFs形貌特征,结果表明粒径分别约为80 nm和300 nm;通过X射线光电子能谱（XPS）分析结果可知CuO成功合成。（2）PLA-1%TiO2/PVA-HACC-CuO@ZIF-8（PT-1/PHZ）复合双层膜的制备与应用研究。通过溶液浇铸法制备了双层薄膜,此复合双层膜的断裂伸长率得到提高,达到17.13%,约为PLA薄膜的2.4倍。同时,薄膜具有低的水蒸气渗透性和较强的紫外线阻隔能力,这归因于逐层浇铸、CuO@ZIF-8掺杂和TiO2添加。樱桃番茄的保存实验表明,复合膜能延缓有害微生物在水果表面的生长。这种易于制备的双层薄膜在可生物降解食品包装领域具有潜在的应用前景。（3）PLA-PBAT-CuO@γ-CD-MOFs（PPM）复合薄膜的制备与应用研究。运用溶液浇铸法将CuO@γ-CD-MOFs复合入PLA-PBAT基体中,制备了PPM复合薄膜,并研究了其机械性能、水蒸气渗透性、紫外线阻隔性能和抗菌性能。与PLA薄膜相比,制备的PPM复合薄膜具有高的断裂伸长率（约93%）。当CuO@γ-CD-MOFs的添加量为5%（PPM-5）时,复合薄膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率分别达到约98.6%和97.3%,并同样可以延缓有害微生物在水果表面的生长。总之,本文采用简单的直接煅烧法合成了两种新型抗菌剂CuO@ZIF-8和CuO@γ-CD-MOFs,并分别复合入PLA/PVA-HACC和PLA-PBAT基体中,制备了PT-1/PHZ复合双层膜和PPM复合薄膜。制备的复合薄膜通过性能检测和食品保鲜应用表明了在生物可降解食品包装领域有着良好的发展前景。
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