糖甜菜渣果胶基电纺纳米纤维的抗菌涂层开发：基于天然多糖协同与纳他霉素封装技术

为解决食品包装中合成材料依赖及真菌污染问题，研究人员利用糖甜菜渣(SBP)提取的果胶与普鲁兰多糖(pullulan)通过电纺技术制备纳米纤维，封装抗真菌剂纳他霉素(natamycin)。最优纤维直径达128.2 nm，封装效率92.3%，氢键与疏水作用增强材料机械性能（Young’s modulus 719.5 MPa），对黑曲霉(Aspergillus niger)具显著抑制效果，为食品活性涂层提供新策略。

　　

研究背景与意义
全球每年约1.88亿吨糖甜菜加工产生大量副产物糖甜菜渣(SBP)，传统处理方式仅用于低价值饲料或能源。然而，SBP中富含13.5-22.8%的果胶(pectin)——一种具有乳化、成膜能力的多糖，其回收利用可推动生物基包装材料发展。当前食品包装面临合成材料不可降解、真菌污染（如黑曲霉）导致的安全隐患，而天然抗真菌剂纳他霉素(natamycin)因水溶性差难以均匀分散于涂层中。电纺技术(electrospinning)能高效制备纳米纤维，但纯果胶因高粘度难以成纤，需与其他多糖如微生物发酵产物普鲁兰多糖(pullulan)复配。

技术方法
研究通过酸热法从SBP提取高甲氧基果胶(DE～80%)，与普鲁兰多糖按10:0至7:3比例混合，添加1-5%吐温20(Tween-20)优化电纺参数。采用傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)和拉曼光谱分析分子相互作用，扫描电镜(SEM)观测纤维形貌，测定水接触角、机械性能及纳他霉素封装效率(EE)，最后评估对黑曲霉的抑制效果。

研究结果

1. 电纺纤维优化：14%果胶溶液因高粘度(4.52 mS/cm导电性)无法成纤，10%与12%浓度可形成均一纤维。7:3果胶-普鲁兰比例添加5%吐温20(7:3T5)时纤维直径最小(101.7 nm)。
2. 纳他霉素封装：低浓度纳他霉素通过氢键和疏水作用增强网络，纤维直径增至128.2 nm，EE达92.3%，但随浓度升高而下降。拉曼光谱证实药物均匀分布。
3. 性能表征：最优纤维的接触角35.91°、杨氏模量(Young’s modulus)719.5 MPa、表面黏附力19.6 nN，机械性能优于纯果胶纤维。
4. 抗菌活性：纤维显著抑制黑曲霉生长，证实其作为食品活性涂层的潜力。

结论与意义
该研究首次将SBP果胶与普鲁兰多糖通过电纺技术结合，成功封装纳他霉素，解决了天然抗真菌剂分散难题。纤维的优异机械性能与抗菌活性表明其可替代合成包装材料，符合欧盟“从农场到餐桌”战略(Farm to Fork Strategy)。未来可探索工业化放大生产及在奶酪、水果等易霉变食品中的应用。