海藻酸钙-明胶固定化溶菌酶复合抗菌膜的制备、结构调控与性能优化

针对食品复杂环境中溶菌酶(LYS)抗菌效能下降的问题，江西科研团队创新性地将明胶(Gel)引入海藻酸钙(Ca-ALG)基质，构建了Ca-ALG-Gel-LYS复合抗菌膜。研究证实该膜能保持LYS分子结构稳定，水溶性仅3.53%，对金黄色葡萄球菌等食源性致病菌的灭活率达2.66-3.73 log CFU/mL，为食品活性包装提供了新型解决方案。

　　

研究背景
在食品安全领域，天然抗菌剂溶菌酶(Lysozyme, LYS)因其广谱抗菌性被列为GRAS物质，但其在复杂食品环境中的活性易受干扰。传统解决方案面临两大瓶颈：一是游离LYS易失活，二是常用载体材料如单纯海藻酸钙(Ca-ALG)存在机械强度不足的缺陷。这促使科研人员探索新型复合载体系统，既要保护LYS活性，又要满足食品包装的力学要求。

江西的研究团队独辟蹊径，将动物源明胶(Gelatin, Gel)与植物源海藻酸(Alginate, ALG)跨界组合。这种"动植物联姻"的策略源于对两者分子特性的深刻认知：ALG与Ca²⁺
可形成"蛋盒"结构，而Gel的氨基能与ALG羧基形成氢键网络。这种双生物聚合物协同体系，为LYS打造了理想的"分子公寓"。

关键技术
研究采用多尺度表征技术：通过拉曼光谱(1000-2500 cm^-1
)分析分子相互作用，X射线衍射(XRD)检测晶体结构，水溶性(WS)测试评估材料稳定性，抗菌实验采用活菌落计数法测定对金黄色葡萄球菌(S. aureus)等四种食源性致病菌的灭活效果。

研究结果
分子结构特征
拉曼光谱显示1439 cm^-1
处特征峰证实了LYS与Ca-ALG-Gel的相容性。特别值得注意的是，Ca²⁺
交联未破坏LYS活性中心结构，这解释了为何固定化后酶活得以保持。

理化性能突破
复合膜展现出三大优势：

1. 超低水溶性(3.53%)，克服了纯Gel膜易水解的缺陷
2. 紫外屏蔽能力(200-300 nm透光率≈0)，为光敏感食品提供保护
3. 力学强度提升，拉伸强度较纯Ca-ALG膜提高47%

抗菌效能
8小时抗菌实验数据惊艳：

• 革兰氏阳性菌：S. aureus(3.42 log)、单增李斯特菌(L. monocytogenes, 3.73 log)
• 革兰氏阴性菌：大肠杆菌(E. coli, 2.66 log)、沙门氏菌(Salmonella, 2.90 log)
  这种"双杀"效果打破了传统抗菌膜对革兰氏阴性菌效果较差的局限。

结论与展望
该研究开创性地构建了"双生物聚合物-双价离子-生物酶"三元协同体系，其科学价值体现在：

1. 揭示了Ca²⁺
   交联与氢键网络的协同稳定机制
2. 建立了LYS固定化效率与膜性能的定量关系模型
3. 开发出兼具力学强度与抗菌活性的"可食用装甲"

从应用角度看，这种可降解复合膜为解决预制菜微生物污染提供了新思路。研究团队在讨论部分特别指出，该技术路线符合"双碳"战略，未来可延伸至疫苗载体、创面敷料等领域。正如通讯作者Yan Zhao强调的："这不是简单的材料叠加，而是基于分子识别的精准组装"。这项发表于《Food Chemistry》的成果，为生物活性物质的递送系统设计树立了新范式。