基于凝胶化双乳液策略的鼠尾草籽半乳甘露聚糖活性薄膜功能设计：迷迭香提取物与多香果精油的协同激活

本研究针对食品包装中亲水性和疏水性生物活性物质递送难题，创新性地采用鼠尾草籽胶/明胶复合体系，通过W1g/O/W2、W1/Og/W2和W1g/Og/W2三种凝胶化双乳液策略，共包埋迷迭香提取物(RE)和多香果精油(ZMEO)。研究证实凝胶化双乳液能显著提升薄膜机械性能（拉伸强度提升75%）、降低水蒸气渗透性，并展现对单增李斯特菌和铜绿假单胞菌的持续抗菌效果，为开发多功能活性包装材料提供新思路。

　　

研究背景与意义
在追求可持续发展的今天，塑料包装造成的白色污染已成为全球性难题。食品工业正迫切需求可降解的活性包装材料，这类材料不仅能保护食品，还能通过释放抗菌、抗氧化成分延长货架期。然而，现有技术面临两大瓶颈：一是亲水性物质（如植物多酚）与疏水性物质（如精油）难以在单一载体中共存；二是传统乳液体系在成膜过程中易发生相分离，导致活性成分分布不均、功能失效。

针对这些挑战，来自伊朗的研究团队在《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》发表了一项突破性研究。他们创新性地将食品工业副产物——鼠尾草籽胶与明胶复合，构建了三种凝胶化双乳液体系：内水相凝胶化(W_1g/O/W₂)、油相凝胶化(W₁/O_g/W₂)以及双相凝胶化(W_1g/O_g/W₂)，并同步包埋迷迭香提取物(RE)和多香果精油(ZMEO)两种生物活性物质。这项研究首次证实，通过精准调控乳液相态的凝胶化程度，可制备出兼具优异机械性能、阻隔功能和持续抗菌活性的可食用薄膜。

关键技术方法
研究采用κ-卡拉胶和单甘酯分别作为水相和油相凝胶剂，通过两步乳化法制备双乳液。利用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征薄膜形貌，X射线衍射(XRD)分析结晶结构，傅里叶变换红外光谱(FTIR)检测分子相互作用。通过DPPH自由基清除实验评估抗氧化活性，采用抑菌圈法测试对单增李斯特菌(L. monocytogenes)和铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)的抑制作用。

研究结果
3.1 双乳液微观结构
光学显微镜显示，凝胶化处理使内水相液滴尺寸减小50%，且W_1g/O_g/W₂样品中液滴呈现紧密堆积结构。油相凝胶化后，液滴界面厚度增加200%，表明单甘酯成功构建了三维网络结构。

3.2 薄膜形貌特征
SEM图像证实，含ZMEO的活性薄膜表面孔隙率比对照组降低80%。AFM三维成像显示，W_1g/O_g/W₂薄膜的平均粗糙度(R_a)仅为8.28 nm，形成致密的"蜂巢状"微观结构。

3.7 机械性能
双相凝胶化使薄膜拉伸强度达到1.49 MPa，比对照组提高75%；断裂伸长率提升至17.38%，表明凝胶网络显著增强了材料的韧性和延展性。这种"刚柔并济"的特性使其特别适合包装易损食品。

3.8 水蒸气阻隔性
W_1g/O_g/W₂薄膜的水蒸气透过率比常规乳液薄膜降低40%，这归因于凝胶化油相形成的曲折扩散路径和疏水屏障效应。

3.12-13 生物活性
虽然凝胶化未显著提升DPPH自由基清除率（维持在69.3%），但W_1g/O_g/W₂薄膜对单增李斯特菌的抑菌圈直径达30.19 mm，比非凝胶化样品扩大27%，证实凝胶网络可延缓活性成分释放，实现长效抗菌。

结论与展望
这项研究开创性地将凝胶化双乳液技术应用于活性包装基质构建，解决了亲/疏水活性成分共递送的世界性难题。通过精准调控相态凝胶化程度，研究人员成功开发出具有"三明治"结构的智能薄膜：外层是鼠尾草胶/明胶的保湿网络，中间是ZMEO构建的疏水屏障，内层则是RE形成的抗氧化储库。这种仿生结构使材料兼具机械强度（可抵抗运输冲击）、水氧阻隔性（延长食品保质期）和可控释放功能（按需抑制微生物）。

特别值得关注的是，该技术全部采用食品级原料，且鼠尾草籽胶来自农业副产物，符合循环经济理念。研究团队指出，下一步将探索用植物蛋白替代明胶，开发全植物基配方以满足素食需求。随着消费者对天然防腐剂需求的增长，这项技术有望在鲜肉、海鲜等高附加值食品包装领域实现产业化应用，为减少食品浪费和塑料污染提供双重解决方案。