基于长头小沙丁鱼鱼油与第伦桃果胶的阿拉伯胶可食用膜制备及其物理机械与抗菌性能研究

推荐：本研究针对传统石油基包装材料的局限性，创新性地从长头小沙丁鱼（Sardinella longiceps）提取鱼油，结合第伦桃（Dillenia serrata）果皮果胶，开发了阿拉伯胶基可食用膜。通过溶剂浇铸法制备9种薄膜，系统评估了不同浓度配比（果胶1-3%，鱼油0-4%）对薄膜厚度、色度、拉伸强度、水蒸气透过率（WVTR）、抗氧化及抗菌（S. aureus）性能的影响。结果表明，高果胶浓度显著提升薄膜厚度并降低WVTR，鱼油增加黄度（b值），二者协同影响拉伸强度。FTIR证实了羟基与氨基的相互作用，果胶浓度对金黄色葡萄球菌抑制和DPPH自由基清除活性具有主导作用。该研究为开发兼具机械强度与生物活性的环保食品包装材料提供了新思路。

　　

随着全球塑料污染问题日益严峻，开发可降解、环保的食品包装材料成为研究热点。传统石油基包装难以降解且可能释放有害物质，而由天然多糖、蛋白质或脂质制成的可食用膜（edible film）因其生物相容性和环境友好性备受关注。然而，单一基质薄膜常面临机械强度不足、阻隔性能差或功能单一等问题。如何通过复合天然活性成分提升薄膜的综合性能，成为突破技术瓶颈的关键。

在此背景下，来自印度尼西亚的研究团队创新性地选择两种特色天然资源——长头小沙丁鱼（Sardinella longiceps）鱼油和第伦桃（Dillenia serrata）果皮果胶，与阿拉伯胶（gum Arabic）复合制备多功能可食用膜。长头小沙丁鱼富含omega-3多不饱和脂肪酸（PUFA），具有抗炎和心血管保护作用；第伦桃是印尼苏拉威西地区特有植物，其果皮果胶作为复杂多糖，具有成膜性和生物活性。通过将二者与具有乳化稳定特性的阿拉伯胶结合，有望开发出兼具物理屏障功能和生物活性的新型食品包装材料。

研究采用溶剂浇铸法（solvent casting）制备了9种不同配比的薄膜，通过全因子设计系统考察果胶（1%、2%、3%）和鱼油（0%、2%、4%）浓度对薄膜性能的影响。关键实验技术包括：鱼油通过索氏提取法（Soxhlet extraction）获得，果胶采用酸提醇沉法从第伦桃果皮中提取；薄膜物理性能测试涵盖厚度测定、色度分析（L/a/b值）、拉伸强度和水蒸气透过率（WVTR）检测；生物活性评估包括DPPH自由基清除实验和针对金黄色葡萄球菌（S. aureus）与大肠杆菌（E. coli）的抑菌圈测定；分子相互作用通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征。

3.1 物理机械与阻隔性能
主成分分析（PCA）显示，高果胶薄膜具有更大厚度和更低WVTR，而鱼油显著降低亮度（L值）并增加黄度（b值）。具体而言，3%果胶使薄膜厚度达0.12 mm，较1%果胶提升50%，这归因于果胶增加基质密度；而1%果胶薄膜WVTR最高（2.1×10^-3 g·m^-2·s^-1），说明低果胶含量形成多孔结构。拉伸强度受二者协同影响：3%果胶+2%鱼油组合达最大强度（14.5 MPa），因鱼油在适量时促进分子交联，过量则引发塑化效应。

3.2 生物活性与分子相互作用
果胶浓度显著影响抗菌和抗氧化性能。2%果胶+2%鱼油薄膜对S. aureus抑菌圈直径达27.04 mm，可能源于果胶中的koetjapic酸破坏细菌细胞壁。DPPH清除实验显示1%果胶薄膜活性最高（68.5%），推测高浓度果胶分子量增大阻碍自由基接触。FTIR在3282 cm^-1（O-H键）和1741 cm^-1（酯羰基）处的特征峰证实鱼油与多糖间形成氢键和酯键，这是力学性能提升的分子基础。

讨论与结论
该研究首次将第伦桃果胶与长头小沙丁鱼鱼油应用于阿拉伯胶薄膜，揭示了成分-结构-功能的关联规律：果胶作为骨架增强厚度与阻湿性，鱼油调节光学特性并通过分子相互作用影响力学性能。值得注意的是，果胶的抗菌选择性（仅对S. aureus有效）与其带负电的 galacturonic acid（半乳糖醛酸）有关，后者更易与革兰氏阳性菌的肽聚糖结合。尽管鱼油抗氧化活性未达显著水平，但其与果胶的协同效应为开发抗脂质氧化包装提供了可能。

研究局限性在于未解析果胶分子量分布对性能的影响，且鱼油氧化稳定性需进一步评估。未来可结合微胶囊化技术保护PUFA，或通过化学交联提升耐水性。该成果发表于《Food Chemistry Advances》，为东南亚特色资源的高值化利用提供了科学依据，推动可食用膜从单一包装向功能化、智能化方向发展。