0 引言

随着人们生活水平与生活质量的提高，人们越来越关注食品的品质与安全。食品在运输及储存过程中由于环境或自身因素，很容易滋生细菌，而病原菌对人类和动植物都会造成一定的危害，如何有效地控制有害细菌和病毒的繁殖与传播，是一项与人类健康紧密相关的重要研究课题［1-2］。抗菌材料是一种通过在基材中添加有机、无机或者天然的抗菌剂的复合材料［3-5］，其能够通过接触或者缓释等方式发挥抗菌效果［6］，从而抑制或者消灭储运过程中滋生的致病菌，在一定程度上保证内装物的品质，延长产品的货架期［7］。

因此，小曲拐作为涡旋压缩机高速运转的零件，其动力特性的研究具有重要的意义。本文通过Ansys与Adams的联合仿真，建立了涡旋压缩机小曲拐的刚柔耦合模型，并对其进行了仿真分析，得到的结果将对小曲拐的优化提供重要的依据。

聚乙烯醇（PVA）是一种性能优良的高分子聚合物［8-9］，其广泛应用于纤维、塑料［10］、医药材料表面改性及食品接触包装材料领域，其具有水溶性、生物可降解性［11］，优异的力学性能、透明性、气体阻隔性等，现已成为一种发展迅速的新型食品包装材料［12-13］。目前，在包装材料领域，有不少学者研究聚乙烯醇抗菌材料在食品包装方面的应用，本文将进一步分析探讨PVA基抗菌材料的研究进展及发展趋势，为相关研究提供理论基础。

1 抗菌材料

抗菌材料是一种新型功能材料，具有良好的抑菌和杀菌性能，其主要成分是抗菌剂。抗菌剂种类繁多，主要有无机抗菌剂、有机抗菌剂、天然抗菌剂等［14］，其性能也各不相同，如表1所示。

表1 常见抗菌剂种类及特性

种类 材料有机抗菌剂特性醇、酚、醚类，如乙醇、对硝基苯酚等醛、酮类，如甲醛、苯甲酸等酯类，如聚氨酯有机金属，如甲基汞聚季铵盐、聚季膦盐、聚有机锡、聚卤代胺、聚胍盐、壳聚糖及其衍生物性质较稳定、杀菌速度快、抗菌效能高、加工方便；但耐热性较差、容易产生耐药性无机抗菌剂 金属元素抗菌剂：金属及化合物，如银，铜，锌等光催化抗菌剂：主要有纳米TiO2，ZnO，CaO等天然抗菌剂抗菌范围广、具有较好的耐热性、毒性小、不会产生耐药性；但成本高、易氧化变色抗菌效率高、安全性好、天然无毒；但加工困难、有些耐热性较差复合抗菌剂 不同类型抗菌剂复合使用 兼具各组分的优点，产生协同效应；但制备方法较为复杂，相关研究也刚起步植物源抗菌剂：精油、香草醛、肉桂油等动物源抗菌剂：氨基酸类、天然肽类微生物源抗菌剂：放线菌的分泌物

2 不同抗菌剂的抗菌机理

2.1 有机抗菌剂抗菌机理

有机抗菌剂其抗菌机理主要有3种：（1）作用于遗传物质或遗传微粒结构。（2）作用在微生物的细胞膜或者细胞壁上，导致细胞质外流而使微生物死亡。例如，季铵盐类带正电荷［15］，可以吸附带负电的微生物，破坏细胞膜结构，导致细胞质外泄而死亡［16］。（3）作用在微生物进行生化活动的酶系统上，通过使酶失活而使其丧失活动性，从而导致了微生物的死亡。例如：季铵盐类抗菌剂。

2.2 无机抗菌剂抗菌机理

通过物理吸附、离子交换等方式，将具有抗菌能力的银、铜等金属或其离子固定在多孔材料的表面，从而制成了无菌抗菌剂［17］。其作用机理主要有两方面：（1）溶出抗菌剂。带正电的金属离子依靠库仑引力与带负电的细菌细胞膜稳固联结，破坏了细菌合成酶的活性，致使细胞丧失了分裂增殖能力而逐渐衰亡，如：银离子［18-19］。（2）光触媒抗菌。因紫外光的照射，光催化型抗菌剂的电子将会发生跃迁，形成具有高活性的电子空穴对，抗菌剂表面吸附的H2O、O2这两种物质与空穴和电子发生反应，形成了可以与生物大分子及核酸大分子反应的物质［20］，从而对微生物的细胞结构产生了损伤性的破坏。例如：TiO2［21-22］。

2.3 天然抗菌剂抗菌机理

近几年来，由于恶劣天气等因素影响，江苏省水稻收割期推迟，小麦无法适期播种，晚播稻茬麦田的面积明显增加。晚播小麦播后的早期气候条件以阴雨低温为主，常规化学封闭除草剂无法及时施用或施用后遇雨易出现药害，而未封闭除草田块，田间杂草基数大，早春麦苗叶龄小，耐药能力低，常规茎叶处理除草剂极易产生冻药害，且由于杂草生态适应性的变化，常规茎叶除草剂处理后田间依然可以再次萌发长出一批新的杂草，可正常结籽形成危害。杂草危害已成为制约晚播小麦高产优质的主要因素。针对晚播小麦的栽培特点，构建高效、安全的除草技术方案已成为必需。

高分子抗菌剂在表面吸附菌体后，抗菌基团通过进一步穿透细胞壁而破坏了细菌的细胞内膜，使细胞内物质外渗最终死亡。如聚季铵盐等聚阳离子抗菌剂，具有优良的抗菌活性。

2.4 高分子抗菌剂抗菌机理

这是我在伞底下伴送着走的少女的声音！奇怪，她何以又会在我家里？……门开了。堂中灯火通明，背着灯光立在开着一半的大门边的，倒并不是那个少女。朦胧里，我认出她是那个倚在柜台上用嫉妒的眼光看着我和那个同行的少女的女子。我惝怳（现在写作“惝恍”），这里是迷迷糊糊的意思。地走进门。在灯下，我很奇怪，为什么从我妻的脸色上再也找不出那个女子的幻影来。

3 聚乙烯醇抗菌材料的研究进展

PVA是一种水溶性聚合物，具有对人体无毒害、良好的热稳定性、高度的结晶性、混合性与易成膜性等特点［25］，常被用来制成水凝胶、可生物降解 PVA 薄膜等，在抗菌复合膜制备领域中具有十分广泛的应用［26］。

3.1 添加无机抗菌剂类

蒋硕等人将丙酸钙添加到PVA中制备具有抗菌性能的复合薄膜［27］，当添加量为2.5g/100mL的丙酸钙改性薄膜对蜡样芽孢杆菌、大肠杆菌、米曲霉菌产生了一定的抑菌效果，可以作为一种新型的食品内包装材料。刘超以玉米淀粉为原料，采用酶解法制备高直链淀粉［28］，用直链淀粉、纳米二氧化钛、PVA制备了薄膜。结果表明，当添加的二氧化钛粒径为40nm、用量为0.22g、锐钛型/金红石型比例为75/25时，薄膜的抗菌性能最好。二氧化钛粒径的尺寸越小，其光催化活性越高，薄膜的抗菌性越好［25］。郭韵恬等人采用涂布法制备PVA纳米ZnO/PE和PVA纳米TiO2 / PE薄膜，结果表明，PVA 纳米ZnO/PE薄膜在避光、自然光和紫外光下抗菌率均达90%以上，PVA纳米TiO2 / PE 薄膜在自然光和紫外光下抗菌率达97%以上［29］。

3.2 添加有机抗菌剂类

邓靖等人以丁香精油／β-CD包合物为活性成分，以PVA为成膜基材采用流延法制备活性包装膜［33-34］，结果表明，包合物的添加可赋予PVA膜抗霉菌性能，当包合物添加量大于10%时，PVA活性包装膜可达到零级抗霉菌标准。在PVA中添加10%的包合物可制备抗菌性能和力学性能均较佳的活性包装膜。刘光发等人制备一种以PVA为基材［35］，以牛至精油为抑菌剂的新型抗菌薄膜，当牛至精油的添加量为2%时，可以制备出一种抑菌性能和力学强度都较好的抗菌薄膜。该抗菌薄膜对灰霉、青霉、根霉的抑菌圈直径分别为60、45、90mm。王淑瑶等人研究发现［36-37］，随着壳聚糖（CS）的加入，薄膜显现出了良好的抗菌性能，所有的复合薄膜抗菌性能均能达到90%以上，并且随着CS含量的增加，抗菌性能也会相应的提高。魏端丽等人研究聚乙烯醇-壳聚糖复合海绵抗菌性能，结果发现与纯的聚乙烯醇海绵相比，复合海绵对金黄色葡萄球菌具有较好的免疫能力［38］。

3.3 添加天然抗菌剂类

张燕等人在聚乙烯醇中添加柠檬酸，以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为指标的抗菌性能测试表明，柠檬酸对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有较强的抑制作用［30-31］。张晓红等人将卤胺改性壳聚糖（CTS-GH）添加到PVA中进行制膜，研究发现，氯含量为0.86×1018个原子/cm2（CTS-GH/PVA=20/80）的复合膜可在5min内杀死98.92%金黄色葡萄球菌和100%大肠杆菌，60分钟接触后可杀死100%金黄色葡萄球菌［32］。

3.4 添加复合抗菌剂

通过在PVA中添加抗菌材料制备复合抗菌薄膜或者进行涂膜对水果蔬菜进行包装［45-46］，能够明显延长食品的保质期和货架期。张燕等人研究了柠檬酸改性PVA薄膜对鲜切苹果的保鲜效果［47］，研究发现，柠檬酸可以明显减小贮藏期间鲜切苹果失重率，硬度和TSS（可溶性固形物）的下降速率。孙淼发现 15%丁香精油/β-环糊精改性PVA后可以得到对圣女果保鲜效果良好的保鲜薄膜。蒋硕等人的研究表明改性抗菌PVA薄膜具有延缓鲜切山药贮藏期间品质不利变化的作用［48］，且抑制效果最好的是添加0.5g/100mL对羟基苯甲酸乙酯联合1.5g/100mL丙酸钙的改性薄膜。

4 聚乙烯醇抗菌材料在包装中的应用

经过添加抗菌剂改性后的PVA材料具有较好的抑菌性能，是一种新型的功能型包装，具有较广泛的应用［43-44］。

40年的物流发展到今天，我国的现代物流体系基本建立。从改革开放初期，第一家现代意义物流企业成立至今，全国物流相关法人单位数已近40万家。按照国家标准评审认定的A级物流企业5355家，其中代表国内最高水平的5 A物流企业293家，一批综合实力强、引领作用大的龙头骨干企业加速成长，在电商、快递、汽车、链条等分类里面涌现了一批超过世界领先水平的企业。

针对秦小宽面临的困境，扶贫队一方面帮助他清扫室内外环境卫生，发动爱心志愿者为其捐赠了新的被褥、碗柜、衣柜等生活必需品；另一方面，在秦小宽的积极配合下，扶贫工作队协调有关部门帮其办理了身份证，接通了电、粉刷了墙壁，安装了电视机、更换了门窗、硬化了室内室外的地面，并将其杂草丛生的院子改造成了菜园，秦小宽对扶贫队的真情帮扶十分感动，也主动拿出自己积攒多年的2000多元购买了必需的厨具及粮油等，很快让一个破烂不堪的家焕然一新，从此秦小宽过上了正常人的生活。

天然抗菌剂主要是从天然物质中提取的，大体上可以划分为动物、植物和微生物三类［23-24］。其抗菌机理主要有：通过分泌抗菌素达到抑菌灭菌的效果；抑制病原菌的生长繁殖；参与营养和生存空间的竞争；对病原菌直接作用。

4.1 在果蔬类包装中的应用

杨旭等人对CS、PVA、纳米二氧化钛和甘油等研究，通过流延法制成膜［39］，当CS与PVA质量比为8∶2，纳米 TiO2质量分数为0.75%，甘油质量分数为0.5%，干燥温度为70℃时，抗菌复合膜的综合性能最好。许文才等人将具有抗菌性能的丝瓜络纤维浸提液（LF）、微晶棉纤维素（MCC）粉末、PVA和乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVA）乳液进行不同比例的共混发现LF的浓度越大［40］，对微生物的抑制作用也越强。当LF/MCC 添加量（质量分数）为 20%时，与对照组相比，薄膜的抗菌性相对提高61.5%。张茹等人制备负载尼生素-壳聚糖／聚乙烯醇（Nisin-CS/PVA）膜，研究发现抑菌效果会随着Nisin含量増加而增强，并且膜的抑菌效果在Nisin含量为10%时最佳［41-42］。

4.2 在肉类、鱼类包装中的应用

新鲜的肉类、鱼肉在储存过程中容易腐烂、变质，延长其货架期是人们的研究重点［48-49］。蒋硕等研究发现［50］，添加0.5g/100mL茶多酚和添加0.5g/100mL对羟基苯甲酸乙酯结合1.5g/100mL丙酸钙的PVA抗菌保鲜薄膜对（4±1）℃鳊鱼具有最佳的保鲜效果。将PVA/蒙脱土/山梨酸钾抗菌纳米复合薄膜应用到新鲜黑鱼鱼肉的包装中，结果表明，该复合薄膜能使黑鱼鱼肉在4℃冷藏条件下货架期达6～8天，体现出了很好的保鲜效果。

5 结论与展望

目前,抗菌包装材料是一种有很好市场前景的活性包装材料，但PVA抗菌包装的研究和开发处于发展阶段，仍然有很多问题有待解决［51］。

首先，抗菌薄膜作为食品包装时的安全性问题。抗菌成分的释放与迁移是否会影响内装物的品质，而最终影响消费者的健康，这值得进一步深入研究与验证。其次，抗菌薄膜的环境友好性。目前大多数塑料包装材料都难以降解，对环境造成一定污染。PVA作为一种环境友好、生物可降解、性能优异的包装材料，应用非常广泛。以PVA为基底制备抗菌材料能够减少对环境的污染，但PVA材料的亲水性使其在应用方面受到一定限制。再次，抗菌成分在聚合物材料中的分散性。抗菌成分在聚合物基底中分散不均匀对薄膜的抗菌效果以及力学性能等有影响［52］，因此抗菌成分与基材的相容性也是一个研究方向。

综上所述，抗菌包装作为一种功能性包装，随着需求量增加，其将在今后的食品包装市场中具有更加广阔的发展与应用前景。

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