静电纺丝封装维生素C/羟丙基-β-环糊精包合物的K-卡拉胶/聚乳酸纳米纤维膜制备及其在蓝莓保鲜中的应用

为解决维生素C(VC)易降解、抗菌包装材料功能单一的问题，研究人员通过静电纺丝技术制备了负载VC/羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)包合物的K-卡拉胶(KC)/聚乳酸(PLA)纳米纤维膜。该膜显著延长了VC释放时间，提升抗氧化和抗菌性能，成功应用于蓝莓保鲜，为功能性食品包装提供新策略。

　　

在食品保鲜领域，维生素C(VC)因其卓越的抗氧化性能被广泛应用，但其化学性质极不稳定，易受光热和氧化作用降解。传统解决方案如直接添加VC难以实现长效保鲜，而抗菌包装材料又常面临功能单一、释放不可控等问题。如何通过材料学手段同时实现活性成分稳定化与功能协同，成为食品包装领域的重要挑战。

针对这一科学问题，中国国家自然科学基金和材料化学工程国家重点实验室支持的研究团队创新性地将超分子包合技术与静电纺丝相结合，开发出具有缓释特性的多功能纳米纤维膜。相关成果发表在《Food Bioscience》上，为功能性食品包装提供了新思路。

研究采用超声介导的分子自组装制备VC/HP-β-CD包合物，通过静电纺丝技术将其负载于KC/PLA复合纤维膜中。利用扫描电镜(SEM)分析纤维形貌，差示扫描量热仪(DSC)测定热稳定性，电子万能试验机评估力学性能，并通过DPPH法和微生物实验分别验证抗氧化与抗菌活性。以蓝莓为模型，系统考察了保鲜效果。

材料与试剂
研究选用食品级HP-β-CD(M_W=1541.54)和VC(M_W=176.12)构建包合物，KC(纯度99%)和PLA(M_w=80000)作为纺丝基质。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)证实包合物的成功形成。

纳米纤维膜形貌分析
SEM显示纯VC呈不规则立方晶体，HP-β-CD为圆形结构，而包合物呈现完全构象转变。随着包合物浓度增加，纤维平均直径从380nm增至890nm，纤维表面出现明显凸起，表明VC/HP-β-CD被成功封装。

性能表征
DSC分析显示包合物使纤维膜结晶度降低12.7%，但热分解温度提高28°C。接触角测试证实亲水性增强，水蒸气透过率提升35%。力学测试表明拉伸强度随包合物添加量增加呈先升后降趋势，在添加量6%时达到最优(48.7MPa)。

VC释放动力学
体外释放实验显示，KC/PLA膜中VC的24小时累积释放率仅为直接包合物的61%，符合Higuchi模型，表明纤维基质显著延缓了VC释放。

抗菌与抗氧化活性
对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径分别达14.3mm和12.8mm。DPPH自由基清除率较空白膜提高4.2倍，在蓝莓保鲜实验中有效降低了果实腐烂率和失重率。

结论与意义
该研究成功构建了具有缓释特性的多功能纳米纤维膜，通过超分子包合与静电纺丝的协同效应，解决了VC稳定性和释放可控性的关键技术难题。纤维膜展现出的"抗氧化-抗菌-物理屏障"三重功能，使蓝莓货架期延长40%以上。这种将食品化学、材料科学与超分子技术交叉融合的研究策略，不仅为浆果类保鲜提供了新型包装方案，其技术路线还可拓展至其他易腐农产品的保鲜领域。特别是采用的KC和PLA均为可生物降解材料，符合可持续包装的发展趋势，具有重要的产业化应用前景。