明胶因其在机械性能、生物相容性、可降解性和成膜性等方面的优异性能，成为近年来制造绿色包装材料的理想来源。纳米银是颗粒直径在纳米级别的单质银粒子，其独特的物理和化学性质在多种领域都良好的效果，在抗菌、电池电极、催化剂等领域有着广泛应用。利用硝酸银为原料，以明胶作为分散体系，采用液相还原的方法制备了纳米银。并且探究了投料比、反应时间、明胶浓度等因素对纳米银制备的影响，总结出制备纳米银的适合条件。使用明胶和纳米银制备了共混抗菌膜，对膜的机械性能、抗菌性能等进行了表征，并使用红外光谱分析、扫描电镜测试等对膜的分子间作用和形貌结构进行研究。结果表明，实验制备的纳米银有良好抗菌性，加入明胶成膜后，在保留明胶膜优异机械性能和透光性的前提下，赋予共混膜良好的抗菌性能。
现如今，食品行业进入高速发展阶段，随之涌现出越来越多的食品安全问题，食品安全问题已经被人们高度关注而成为焦点。食品包装作为与食品直接接触的材料，其安全性与食品安全息息相关。但目前商业主要使用的食品包装仍存在大量亟待解决的难题，例如：包装材料的力学性能不足，在特殊外界环境下的稳定性不足；包装材料存在过量的残留物，如甲苯等对人体健康有所损伤的物质。随着生活习惯的改变以及社会的发展，人们越发倚重于食品运输，如何在运输过程中保障食品包装材料的安全性与稳定性也随之成为食品包装的制造要求。塑料制品拥有较高的机械强度和优异的透过性能，是目前使用最主要的包装材料。但因为塑料不可被食用、难以被降解再利用的特性，导致塑料的回收和重复利用过程极为复杂，同时会消耗大量的成本。大规模使用塑料却无法妥善处理使得环境压力急剧上升，导致大量的污染发生。由于当下使用的包装材料难以满足对理想食品包装材料的理想要求，人们开始将目光转向寻找一种环境友好型的绿色包装材料。
要寻找一种理想的包装材料，不仅仅要求材料具备作为包装材料最基础的包装、阻隔、保护等功能，更要求具备一些传统包装材料不具备的其他功能性作用：基于当下严重的环境污染压力，这种包装材料必须能够在日常环境下被自然降解为对环境无害的物质；其次，作为与食品直接接触的食品包装材料，食品的安全性保障是重要的制造条件，因而要求包装材料具有优异的抗菌性能。
明胶是一种从胶原蛋白中提取的高分子量多肽，多存在于哺乳动物或海洋生物如猪、牛和鱼的骨骼、皮肤和肌腱等富含胶原蛋白的组织部分中。胶原蛋白的氨基酸组成非常稳定，在各类蛋白质中发现的20种氨基酸中，有18种始终存在于胶原蛋白中。胶原蛋白与普通蛋白质的区别在于其甘氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸含量高。其中羟脯氨酸实际上是胶原蛋白所独有的，占胶原蛋白的13%~15%。胶原蛋白的结构基本由三条链组成，三条均为左手链，通过氢键像缆绳一样缠绕在一起，形成一个轻微的右旋超螺旋结构。胶原蛋白分子在化学上连接形成原纤维，当原纤维排列在一起，每个原纤维沿着相邻的分子移动四分之一的长度时，纤维就产生了。这些纤维通过赖氨酸或羟脯氨酸残基与赖氨酸(或羟赖氨酸)衍生的醛之间的分子间交联而得到稳定。
胶原蛋白向明胶的转化是明胶生产过程中最基本的转化过程。高度组织化的胶原纤维，转变为一至更解聚的体系，就是明胶。当胶原蛋白的纤维和原纤维失去氢键和疏水键，胶原蛋白螺旋的稳定性被打破。胶原蛋白的水解会打破螺旋结构三条链间的分子内键，这种水解会导致三种结果：形成三个独立的α链、形成一个β链（由一个或多个共价键连接的两个α链）和一个独立的α链、形成一个γ链（由共价键连接的三条链）明胶的主要区别在于分子量，α型的分子量从80000到125000不等，β型从160000到250000不等、γ型在240000到375000之间。与其他蛋白质一样，在不同PH下明胶可表现出酸碱性。在酸性条件下带正电荷，在碱性条件下则带负电荷。羧酸基和酰胺基团比例变化导致了明胶等电点的差异，明胶等电点可以在9.4（酰胺基未修饰）到4.8（90%以上的游离羧酸基）之间变化。
明胶在外观上呈现为白色或淡黄褐色的薄片或颗粒，放入冷水中会吸水溶胀为原质量的五到十倍。在加热到熔点以上温度时，膨胀的明胶会溶解，并在再次冷却时形成凝胶。这种溶胶-凝胶转换是可逆过程，并且可以重复，其基本原理是随机线圈-螺旋反转。明胶不溶于丙酮、乙醇和乙醚等有机溶剂，能溶于甘油和醋酸。选用明胶作为新一代绿色包装材料有三方面的原因：首先明胶自身的力学性能良好，并且在常温下有着优良的成膜性能，能够满足作为包装材料的机械性能要求。其次，由于明胶来源于胶原蛋白，本身无毒无害，拥有良好的生物相容性，不会对人体健康造成危害。此外，明胶在适当条件下可以被降解，适合作为环境友好型食品包装材料。但是作为一种蛋白质，明胶不可避免的会滋生各种细菌，这与食品包装材料所要求的抗菌效果相违背。因此通过对明胶进行改性。
明胶的来源十分广泛，可以从各种动物结缔组织的胶原蛋白中提取。迄今为止，大约95%的明胶来自于哺乳动物，常见的商用明胶多从牛和猪的皮或骨中提取。明胶的来源，如动物种类、年龄的等因素都会影响明胶的特性。通过适当的处理方式破坏胶原蛋白分子间和分子内的交联，使氢键受热断裂而无法维持原有的稳定结构，从而释放出小分子的明胶。原料的前期处理和提取的工艺条件是明胶生产过程中至关重要的步骤。其生产工艺可分为酸法、碱法、酶处理法、酸盐法和盐碱法等。其中，酸法和碱法是最常用和应用最广泛的方法。使用酸法制得A型明胶，其等电点在8到9附近，使用碱法制得B型明胶，其等电点在4到5之间。经过前处理的后的胶原蛋白，需要通过提胶转变为明胶。胶原蛋白经过适度水解，分子量已经到达适合的范围，不宜继续分解，需要进行提胶以控制水解过程，在适当的温度、PH值与时间下，转变为理化性质优良的明胶。
明胶的来源广泛且获得方式简单，以明胶为原料制备包装材料可以优化成本效益。因明胶具有优良的低温成膜性、生物可降解性和生物相容性等功能，在食品、医药、美容以及各种轻工业领域都有广泛使用。在食品领域，明胶可以作为食品添加剂、胶冻剂、乳化剂、澄清剂等，也可作为食品包装膜；在医疗卫生领域，明胶可用于制作胶囊的囊衣、组织工程支架材料、凝血剂、伤口敷料等；在美容行业，明胶被广泛应用于防晒霜、保湿乳的生产；明胶还可以用于防火剂、粘合剂以及摄影、纺织等领域。
银在很久以前就以各种形式被用于治疗烧伤和细菌感染。使用银系材料作为抗菌剂的研究，在抗生素出现后明显减少。纳米技术的出现可以将金属制成纳米尺寸，从而极大地改变金属的物理性质，金属银以纳米银的形式作为一种抗菌剂卷土重来。纳米粒子是粒径在1~100纳米范围内的原子簇，纳米银（AgNPs）是指粒径在纳米级别的单质银粒子，属于无机抗菌剂。金属纳米粒子因其巨大的表面积与体积比，拥有极大的发展前景。
纳米银作为一种抗菌材料，充分发挥了自身的优势，巧妙地结合了银作为金属无机抗菌剂和纳米级别尺寸的优势：作为无机抗菌材料，纳米银抗菌材料有着长效抗菌性能、抗菌广谱性。同时，纳米银还具有不易产生耐药性、稳定性高等优势。作为纳米抗菌材料，纳米银体积面积比大、表面活性中心多，因此催化效率优异，吸附性能也强。
纳米银具有抗菌广谱性，对大多数微生物都有抑制作用。但银作为抗菌剂对微生物的确切抑制作用的机理尚不完全清楚，根据对细菌细胞的形态结构进行观察，可以总结出纳米银颗粒可能的抗菌作用机制：纳米银颗粒可以持续释放银离子，由于对磷脂双分子层中硫蛋白的静电吸引和亲和性，银离子可以黏附在细胞的膜系统上。黏附的银离子可以增强细胞内外物质的流通速度，导致细胞内外浓度梯度差异过大导致包膜破裂。当游离的银离子被细胞吸收后，呼吸酶会失去活性，产生活性氧，中断三磷酸腺苷的产生。活性氧是引起细胞膜断裂和脱氧核糖核酸修饰的主要因素。硫和磷是DNA的重要组成部分，银离子与DNA中的硫和磷相互作用会导致DNA复制、细胞繁殖出现问题甚至会导致微生物的死亡。此外，银离子还可以通过使细胞质核糖体变性，影响微生物合成蛋白质的过程，从而抑制微生物生长。除了能够释放银离子外，纳米银颗粒本身也可以杀死细菌。银纳米粒子在附着在细胞表面后，会聚集在细胞壁上形成凹坑。纳米银粒子的积累会引起细胞膜的变形。纳米银颗粒还具有穿透细菌细胞壁并改变细胞膜结构的能力，这是因为其纳米级别的尺寸导致的。细胞质膜的变形可使细胞器破裂，从而使细胞裂解。纳米银颗粒还可以参与细菌信号转导，细菌信号转导受蛋白质底物磷酸化的影响，纳米颗粒可以去除磷酸化肽底物上的酪氨酸残基。信号转导的中断会导致细胞的凋亡和细胞增殖的终止。纳米银在介质中的溶解状态、纳米银颗粒的粒径以及细菌与纳米银颗粒之间的静电作用都会影响纳米银的抗菌效果。
随着对医疗卫生和食品质量安全的日益重视，原来使用最为广泛的塑料因其添加剂残留、增加环境压力等各种问题已经不适合作为一种长久的包装材料。人们将目光转向发展一种环境友好型的绿色材料，以便于在继续优化包装材料的保护、便携性能的同时，能够更好地降解和回收废弃后的包装材料，探索赋予新一代包装材料更多功能性特点的可能性。明胶作为一种天然生物大分子，本身极好的常温成膜性和优良的机械性能就适用于作为包装材料，同时明胶还拥有优异的生物相容性和生物可降解性，既满足对医药和食品领域的安全要求，又缓解了环境污染问题。但明胶本身较易滋生各类微生物，需要添加合适的抗菌剂进行抗菌改性。
[ 本帖最后由 索隆十郎 于 2022-8-15 18:32(GMT+8) 编辑 ]
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