孙仲恒
河北省塑料包装材料工程技术创新中心
摘要：随着人们对食品安全要求的日益增长，许多特殊性能的包装产品应运而生，本文介绍的是关于对具有抗菌性能的PET包装片材的研究，通过不同的实验确保其抗菌效果和力学性能，以确保食品安全性能。
关键字：PET；片材；PETG；抗菌；
前言：
随着经济社会的发展，人们对食品安全与环境友好的要求越来越高，性能更高、环境更友好的抗菌材料的研发迫在眉睫。高分子抗菌材料一直是抗菌领域的热门话题，而PET聚酯材料乃是整个高分子领域的佼佼者，研发PET抗菌复合片材就具有很大的必要性和价值。
1、抗菌材料分析
1.1环境：通常我们所谓的抗菌材料指的就是能杀菌或者破坏微生物生存条件的这一类材料的一个总称。研究学者们合成出了另外一类高分子抗菌材料，即在聚合物中直接引入抗菌基团，而且这类抗菌高分子材料甚至可以弥补有机、无机和天然抗菌剂的各种不足之处，如易挥发、抗菌性能不稳定、容易渗入人和动物表皮等缺陷，同时还具有提高现有抗菌剂效率，延长抗菌剂使用寿命，减少有害抗菌剂残留毒性等优点。
1.2抗菌材料：纳米材料具有量子尺寸效应、体积效应、表面效应等很多优点，根据杀菌抗菌的机理不同，将具有抗菌功能的各种纳米材料可分为两大类：一类是载有银离子的纳米抗菌材料，抗菌机理是银离子与细菌接触后，到达微生物细胞壁，带正电荷的银离子吸附在带负电荷的细胞壁上，依靠库仑力使两者牢固吸附，银离子穿透细胞壁进入细胞内使细菌细胞发生破坏而死亡；另外一类为载有ZnO材质的纳米抗菌材料，纳米ZnO具有以下优点，一个是即效性好，ZnO是半永久维持抗菌效果的抗菌剂，不像其他抗菌剂会随着溶出致使抗菌效果下降；二是安全性高，ZnO可用于各种食品添加剂中，同时与皮肤接触不会对皮肤产生任何不良影响。目前，可以采购现有的ZnO抗菌母粒或者使用纳米ZnO与PETG按照一定比例配比，再用造粒机进行造粒得到抗菌母粒。
2、抗菌PET复合片材
2.1.1实验条件
抗菌试验条件按照国家抗菌塑料—抗菌性能试验方法和抗菌效果规定的实验条件进行试验。
挤出机温度区间分别为：170℃、180℃、190℃、170℃。拉伸测试标准为：GB/T 1040.2-2006，标距25mm，宽5.5mm，厚2.4mm，长26mm，拉伸速率 50mm/min。弯曲性能测试标准为：GB/T 9341-2008，宽13.2mm，厚3.2mm，长64mm，跨度52mm，弯曲速率2mm/min，测试温度为 18℃。
2.1.2样品制备
抗菌试验的实验过程将严格按照国家制定的抗菌塑料—抗菌性能试验的方法和抗菌效果规定的实验条件和标准进行试验。（1）空白的对照样品：未添加抗菌剂成分的PETG空白材料制成的薄膜，标准的尺寸为 (50±2)mm×(50±2)mm、厚度一般不能大于 5mm。（2）抗菌的样品：加抗菌成分的 PETG，推荐采用标准的尺寸为(50±2)mm×(50±2)mm、厚度一般情况也不能大于 5mm。（3）培养基和试剂：营养肉汤（NB）组分比例是由牛肉膏 5.0g，蛋白胨 10.0g，氯化钠 5.0g。具体制法是：取上述成分加入到 1000ml 的蒸馏水中，加热溶解之后，用 0.1mol/L NaOH 溶液调节体系的 pH 值使灭菌后到 7.0-7.2，分装后置放在压力蒸汽灭菌器内，然后在 121℃下持续灭菌 30min。
洗脱液是含有 0.80% NaCl 制成的生理盐水。用 0.1 mol/L HCl 或 0.1 mol/L NaOH 溶液调节 pH值使灭菌后 PH 为 7.0~7.2，分装后置于压力蒸汽灭菌器内，在 120℃下灭菌30min。将实验室用酸化处理后的叶绿素铜酸盐和纳米氧化锌按照一定比例制成的抗菌剂下表所示比例分为三组加入到 PETG 材料中。
2.2抗菌PET复合片材抗菌实验步骤：
（1）菌种的保藏。将实验用菌种在无菌台内接种于营养琼脂培养基（NA）的斜面上，然后在（37±1）℃下先静置培养了 24h 之后，一般在（0~5）℃下低温保藏，把它作为斜面保藏菌，以备将来使用。
（2）菌种的活化。将斜面保藏的菌种在无菌台内转接到平板营养琼脂等制成的培养基上，然后在（37±1）℃下培养 24h，每天转接至少 1 次，不得超过2 周以上。在试验的时候应当采用的是连续转接 2 次后的新鲜的细菌培养物（24h之内转接的）。
（3）菌悬液制备。在无菌台内，用专用接种环从培养基上截取少量（一般刮 1~2 环）的新鲜培养的细菌，加入到培养液中，选择菌液浓度稀释液作为试验用的菌液，按照 GB 4789.2《食品卫生微生物学检验菌落总数测定》的方法操作。
（4）样品的试验。分别抽取 0.2ml 的试验用菌液分别滴加在对照样品（A）空白对照样品（B）和抗菌塑料样品（C）上。用灭菌镊子夹起已经消毒灭菌过的覆盖膜，分别覆盖在样品（A）、样品（B）和样品（C）上，一定要保证覆盖膜铺平，使细菌可以均匀的接触到实验样品薄膜，然后放置于灭菌平皿中，在（37±1）℃、相对湿度保证在 RH＞90％的条件下一般培养不少于 24h。然后分别加入 20ml 沸染过的洗脱液，多次反复洗样品（A）、样品（B）、样品（C）及覆盖膜。在充分摇匀后，取一定量接种于营养琼脂的培养基（NA）中，在（37±1）℃下培养 24h 后给活菌数数，按 GB 4789.2-2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验菌落总数测定》数活菌数。将测定的活菌数结果乘以 100 为样品 A、样品 B、样品 C 培养 24h 后的实际回收活菌数值，数值分别计为为 A、B、C。
抗菌膜抗细菌率的计算公式为：R（%）=（B－C）/ B×100。其中：R 表示的是抗细菌率（％），B 表示的是空白对照样品平均回收菌数，C 表示的是抗菌塑料样品平均回收菌数。
然后，把大量的抗菌材料在挤出机中两次挤出以达到一定均匀的混合，再用裁断机裁成样条，用万能拉伸试样机测试样条的拉伸、弯曲性能，在摆臂冲击测试机测试其抵抗缺口冲击的能力。
2.3结果与讨论
从实验数据可以推断，加入一定量的抗菌剂后，材料获得了抗菌性能，但同时材料的拉伸强度略有下降，这是因为添加剂对高分子组织结构的稳定造成了一定的影响，导致材料性能也有一定变化。总的来说加入抗菌剂其拉伸强度有所减小，弯曲强度几乎不变，缺口冲击强度有所减小，说明添加剂对 PETG 还是有一定的影响。
3、结束语
具有抗菌效果并保持良好力学性能的PET食品包装片材是发展趋势。PET片材添加一定量助剂或者母粒对片材本身会造成透明度降低，片材韧性降低，拉伸强度抗冲击等力学性能的降低。以PETG为基材制作的抗菌母粒，其中PETG对PET片材有良好的增韧增强的效果。
参考文献：
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