食品质量与安全一直都是食品生产企业和广大消费者密切关注的问题,各种以保鲜为目的包装技术开发和包装材料研制已然成为当前科学发展的前沿和热点。以纤维素为基体的可降解保鲜膜无毒无害、廉价易得,相对于传统塑料保鲜膜具有明显的优势。选择合适的抗菌剂,开发高抗菌能力且对人体无害的纤维素基抗菌保鲜薄膜并应用于食品保鲜包装领域,具有重要的意义和价值。本文以廉价的杨木木片为原料,通过绿色环保的处理方法得到高聚合度、高纯度纤维素,将纤维素溶解并流延制成再生纤维素膜。通过不同方法分别制备有机相纳米银溶液、N-苯甲基-N,N-二乙基壳聚糖季铵盐、季铵化改性纤维素三种抗菌剂。将抗菌剂作为填料与纤维素复合制成载银纤维素复合膜、壳聚糖季铵盐-纤维素复合膜、季铵化改性纤维素共混纤维素复合膜三种抗菌纤维素膜。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、核磁共振、高效液相色谱、热重等技术手段对纤维素、抗菌剂和纤维素抗菌膜的形态、化学结构及性能进行表征分析。通过最低抑菌浓度、最低杀菌浓度,抑菌圈法、“贴膜法”、“浸渍培养法”测试抗菌剂与薄膜的抗菌性能。通过电感耦合等离子色谱、气质联用、倒置显微镜等分析检测薄膜溶剂残留率及生物安全性。将制备的纤维素抗菌膜对蓝莓进行包覆保鲜实验,验证其对蓝莓的保鲜效果、差异及原理。本文的主要研究内容及结论如下:采用硝酸乙醇法协同机械分散处理杨木木片,通过控制硝酸乙醇溶液处理纤维素的时间得到不同反应程度的纤维素。多次反应协同机械解离处理后,木片纤维软化,表层纤维脱落,大量的里层纤维暴露,后续处理过程中所有纤维均被溶液充分浸润参与反应。短时间内大部分木素被硝酸硝化和氧化,半纤维素被水解,纤维中其余组分的含量随处理次数增加而降低。经3次处理后所得纤维素试样分散性良好,α-纤维素含量最高且平均聚合度最高,表现出良好的结晶性和热稳定性,更适宜用作制膜的原料。制备有机相纳米银溶液、N-取代壳聚糖季铵盐及季铵化改性纤维素三种抗菌剂并对其结构和性质进行研究。通过有机相体系还原银离子制出颗粒分散均匀和稳定性良好的有机相纳米银溶液,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与纳米银间多种配位键(N:Ag:O和O:Ag:O)的存在使纳米银得以在PVP保护下的N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)溶液中以较小颗粒的形态稳定存在。以壳聚糖为聚合物基制得水溶性及油溶性均良好的壳聚糖季铵盐,制备过程中,壳聚糖通过反应形成壳聚糖席夫碱中间体并被还原生成壳聚糖衍生物,衍生物通过季铵化成功制出所需产物。以制备的纤维素为聚合物基,通过三步反应制出季铵化改性纤维素,卤代接枝纤维素与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)的均相ATRP聚合反应时间为8 h时,反应产物质量增长趋势接近平缓,季铵化反应所得改性纤维素颗粒的聚合程度较为均匀。抗菌结果表明,三种抗菌剂均可作为抗菌填料用于抗菌纤维素膜研制。以制备的纤维素溶解再生并分别与三种抗菌剂共混制得再生纤维素膜和三种复合纤维素膜。其中一锅法将纳米银与纤维素偶联形成交联结构提升了其在载银纤维素膜中的负载成功率,减少了溶剂使用量。四种纤维素膜均具有较好的均一性、透明性及热稳定性。抗菌剂的添加使薄膜表面及截面纤维结构发生改变,使薄膜性能发生变化。三种抗菌剂作为增强填料对薄膜拉伸性能均有不同程度提升。与近期研究所得抗菌膜相比,薄膜拉伸性能优异,在众多抗菌膜材料中具有很高的应用潜力。对纤维素膜的抗菌能力及生物安全性分析,明确抗菌纤维素膜的抗菌原理及安全性。载银纤维素膜的抗菌原理为薄膜表面附着的抗菌剂吸附细菌并与细菌结合而杀菌,同时少量抗菌剂扩散进入菌液内杀菌,薄膜的杀菌速率最快。改性纤维素膜及壳聚糖纤维素膜通过膜表面季铵盐抗菌剂接触并吸附杀菌达到抗菌效果,而扩散抑菌能力相对较弱,杀菌速率也相对较慢。四种薄膜中残余纤维素溶剂含量较低,薄膜生物安全性良好,可应用于保鲜领域。通过纤维素膜对蓝莓的保鲜实验,研究三种抗菌纤维素膜对蓝莓保鲜效果的差异及原理。20℃下对蓝莓包覆保鲜结果表明,载银纤维素膜、壳聚糖纤维素膜、改性纤维素膜三种抗菌纤维素膜中含有的抗菌性成分能够减缓蓝莓内微生物生长。载银纤维素膜对蓝莓呼吸作用及氧化老化速率减缓效果最明显,改性纤维素膜对蓝莓营养成分保留效果最佳。