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在食品包装领域，塑料污染问题突出，生物聚合物膜应用受限。研究人员制备了玉米醇溶蛋白 / 聚乙二醇 / 乳酸链球菌素（zein/PEG/nisin）纳米纤维膜并经柠檬酸蒸汽交联。结果显示该膜能有效保鲜冰鲜鹅肉，为食品包装提供新选择。
在当今食品行业，包装材料的选择至关重要。传统塑料包装虽然广泛应用，但因其非可再生且污染环境，逐渐引发全球关注。生物聚合物作为潜在替代品，虽具有一定优势，却面临诸如传质性能差、机械性能不佳等问题，限制了其在食品包装中的大规模应用。在此背景下，研究人员致力于寻找新的解决方案，以提升生物聚合物膜的性能，满足食品保鲜需求。
来自国内的研究人员开展了一项极具价值的研究。他们聚焦于制备一种新型的活性包装膜，用于冰鲜鹅肉的保鲜。研究人员通过将乳酸链球菌素（nisin，一种天然食品防腐剂，具有高效、无毒、抗菌谱广等特性 ）嵌入玉米醇溶蛋白（zein）和聚乙二醇（PEG）复合纳米纤维膜中，并利用柠檬酸蒸汽交联技术对膜进行处理。经研究发现，这种经交联改性的纳米纤维膜展现出更致密的微观结构，对大肠杆菌（Escherichia coli）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）具有显著的抗菌活性，能有效抑制它们的生长和繁殖。在对冰鲜鹅肉为期 10 天的保鲜实验中，相较于对照组，经该膜处理的鹅肉在多项指标上表现出色：pH 值为 5.7，总挥发性碱性氮（TVB-N）浓度为 11.28mg/100g，总活菌数（TVC）为 5.01±0.69 log (CFU g?1)，硫代巴比妥酸反应物（TBARS）值为 0.83mg kg?1，这些数值在储存期末均为最低，表明该膜能有效延长冰鲜鹅肉的保质期，保持其品质。这项研究成果发表在《Current Research in Food Science》，为食品包装领域提供了一种环保、可生物降解的新型包装材料，具有广阔的应用前景。
研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。首先，采用电纺丝技术制备 zein/PEG/nisin 纳米纤维膜，该技术可使聚合物溶液在电场作用下形成连续的纳米纤维。其次，利用柠檬酸蒸汽交联技术对膜进行处理，增强膜的性能。此外，借助扫描电子显微镜（SEM）观察膜的形态，通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析膜的功能基团，运用 X 射线衍射（XRD）和热重分析（TGA）研究膜的晶体结构和热稳定性，还使用水蒸气透过率（WVP）和氧气透过率（OP）测试来评估膜的物理性能，同时通过抗菌实验和一系列保鲜指标测定来探究膜的抗菌和保鲜效果 。
研究结果
- 结构表征
- SEM 分析：纯 zein 纳米纤维细长且厚度不均；zein/PEG 纳米纤维经 PEG 改性后排列更杂乱，网络结构更紧密；zein/PEG/nisin 纳米纤维排列整齐、分布均匀；zein/PEG/nisin/C 复合膜表面平整、均匀、光滑。
- FTIR 分析：添加 PEG、nisin 和交联处理后，O-H 键吸收峰发生位移，表明复合膜间氢键逐渐增强。
- XRD 分析：添加 PEG 使 zein/PEG 复合膜结晶度增加，出现新衍射峰；添加 nisin 也产生新特征衍射峰；交联处理虽未显著改变原衍射峰，但出现新峰，表明分子间相互作用增强。
- TGA 分析：zein/PEG/nisin/C 纳米纤维膜经交联处理后热稳定性明显提高，初始降解温度和结束降解温度均向高温方向移动。
- 复合膜的物理性能：添加 PEG 和交联处理降低了复合纳米纤维膜的 WVP 和 OP，且交联处理使 zein/PEG/nisin/C 复合膜厚度变薄。
- 抗菌活性：zein/PEG/nisin 和 zein/PEG/nisin/C 复合纳米纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有抗菌活性，zein/PEG/nisin/C 复合纳米纤维膜交联后抗菌能力最强。
- 应用效果
- 冰鲜鹅肉颜色：zein/PEG/nisin/C 组鹅肉 L?值下降速率有效降低，a?值和 b?值变化受抑制，表明该膜能隔离氧气、防止血红蛋白氧化、减少细菌污染。
- 失重率：zein/PEG/nisin/C 复合纳米纤维膜包装的冰鲜鹅肉失重率为 6.2%，显著低于对照组，其良好的抗菌性能减缓了肉汁流失。
- pH 值、TBARS、TVB-N、TVC 值：zein/PEG/nisin/C 纳米纤维膜包装的鹅肉 pH 值增长缓慢，TBARS 值最低，TVB-N 和 TVC 值增长缓慢，表明该膜能抑制腐败细菌生长、延缓脂肪氧化和肉品变质。
研究结论与讨论
研究人员成功制备了 zein/PEG/nisin/C 活性膜，该膜在微观结构、抗菌性能和保鲜效果上表现优异。交联改性使膜结构更致密，nisin 的添加增强了抗菌活性，有效抑制了大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长。在冰鲜鹅肉保鲜实验中，zein/PEG/nisin/C 纳米纤维膜显著延缓了鹅肉的变质，保持了其品质，各项指标均优于对照组。这一研究成果为食品包装提供了一种绿色、可持续的解决方案，有望推动生物聚合物在食品包装领域的广泛应用，对解决传统塑料包装带来的环境问题具有重要意义。
