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为解决传统食品包装材料难降解及鲜切水果易腐败问题,研究人员开展 CMC 基薄膜负载玉米醇溶蛋白 - 厚朴酚复合物(ZMC)的研究。结果显示 ZMC 提升薄膜抗氧化(DPPH、ABTS 清除率分别为 32.24%、91.30%)、抗菌性能,延长鲜切菠萝蜜货架期,为环保型活性包装提供新思路。
食品腐败与包装污染一直是全球关注的难题。传统石油基塑料包装虽广泛使用,但其难降解特性导致严重环境污染,而鲜切水果因加工后易受微生物侵蚀、氧化变质,造成高达 42% 的年损失率。如何在保障食品安全的同时兼顾环保需求?辽宁地区研究机构的科研团队聚焦这一痛点,开展了基于天然高分子的活性包装材料研究,相关成果发表于《Food Research International》。
研究团队以羧甲基纤维素钠(CMC)为基材,通过反溶剂沉淀法制备玉米醇溶蛋白 - 厚朴酚复合物(ZMC),并将其引入 CMC 基质中制成水凝胶薄膜。研究中采用的关键技术包括分子对接分析复合物相互作用、紫外 - 可见吸收光谱表征结构变化、机械性能测试(如断裂伸长率 EB)、抗氧化活性测定(DPPH 和 ABTS 自由基清除率)、抗菌实验(针对金黄色葡萄球菌S. aureus)以及鲜切菠萝蜜的货架期模拟实验。
研究结果
复合物结构与抗氧化性能
紫外光谱显示,ZMC 在 210 nm 处吸收峰红移至 220 nm,表明厚朴酚与玉米醇溶蛋白通过氢键或疏水作用形成复合物,改变了蛋白二级结构。ZMC 的 DPPH 和 ABTS 自由基清除能力显著高于单独玉米醇溶蛋白,其中 CMC/0.5 ZMC(ZMC 在膜溶液中比例为 0.5,v/v)的 DPPH 清除率达 32.24%,ABTS 清除率达 91.30%,证实复合物增强了薄膜抗氧化活性。
薄膜机械与阻隔性能
添加 ZMC 显著改善薄膜机械性能,当 ZMC 比例为 0.5 时,断裂伸长率(EB)从纯 CMC 膜的约 60% 提升至 206%,增幅超 3 倍。同时,复合物的引入降低了薄膜的水蒸气渗透率,增强其阻水性能,这归因于蛋白 - 多酚网络结构的形成。
抗菌性能与生物相容性
抑菌实验表明,CMC/ZMC 薄膜对金黄色葡萄球菌S. aureus具有显著抑制作用,可有效遏制食源性致病菌生长。细胞毒性测试显示薄膜无毒性,具备良好生物相容性,符合食品接触材料安全要求。
鲜切菠萝蜜保鲜应用
在 8 天储存期内,CMC/0.5 ZMC 薄膜通过抑制脂质过氧化和丙二醛(MDA)含量升高,维持了鲜切菠萝蜜的营养品质,证实其在延缓水果氧化变质、延长货架期方面的实际应用价值。
结论与意义
该研究成功开发了兼具抗氧化、抗菌功能的 CMC/ZMC 水凝胶薄膜,其机械性能提升、环保可降解的特性有望替代传统塑料包装。特别是在鲜切水果保鲜领域,通过天然复合物的协同作用,为解决食品浪费与包装污染双重问题提供了创新方案。研究结果不仅拓展了天然高分子在活性包装中的应用,也为多酚 - 蛋白复合物的功能化设计提供了理论依据,对推动绿色食品包装技术发展具有重要意义。