壳聚糖/腰果叶提取物/TiO2纳米颗粒复合抗氧化包装膜的开发及其对大豆油保鲜机制研究

本研究针对传统石油基包装材料的环境问题及大豆油易氧化难题，创新性地将腰果叶提取物(CE)和TiO2纳米颗粒引入壳聚糖(CS)基质，开发出兼具UV阻隔(透光率0.01-38.77%)和强抗氧化性(DPPH清除率66.31%)的生物基薄膜。通过FTIR和XRD证实组分间相互作用，CS/CE/TiO2复合膜使大豆油过氧化值(PV)在50°C加速储存21天后仅10.54 meq O2/kg，较对照组降低93%，为脂质食品保鲜提供绿色解决方案。

　　

【研究背景】
在全球塑料污染危机与健康饮食需求的双重背景下，食品包装领域正面临革命性变革。传统石油基包装难以降解，而合成抗氧化剂（如BHT）的安全性备受质疑。大豆油作为富含多不饱和脂肪酸(PUFA)的日常消费品，极易在光、氧作用下发生氧化酸败，产生醛酮类有害物质。虽然壳聚糖(CS)因其生物可降解性和抑菌特性被视为理想替代材料，但其机械强度低(TS≈21 MPa)、水蒸气透过率高(WVP≈3.4×10^-10 g·m·m^-2·s^-1·Pa^-1)等缺陷限制了应用。如何通过天然添加剂协同提升CS薄膜的功能性，成为突破生物基包装技术瓶颈的关键。

【研究方法】
泰国研究人员采用超声辅助提取法制备腰果叶提取物(CE)，通过溶液浇铸法将CE(1.5% w/v)和TiO₂纳米颗粒(0.5% w/w)嵌入CS基质。通过UV-Vis测定光透过率，万能试验机分析机械性能(TS/EAB)，FTIR和XRD解析分子相互作用，DPPH法评估抗氧化活性，并采用50°C加速实验验证对大豆油的保护效果。

【研究结果】
3.1 光学性能
CS/CE/TiO₂复合膜呈现显著黄色(L*=63.96)，UV-Vis区域透光率降至0.01-38.77%，透明度(2.54)较纯CS膜(3.30)降低23%。CE中的类胡萝卜素和酚类物质贡献颜色变化，而TiO₂通过光散射增强UV屏蔽。

3.2 机械性能
TiO₂使拉伸强度(TS)提升至24.62 MPa，断裂伸长率(EAB)达39.37%；但CE引入导致TS降至11.48 MPa，XRD显示其破坏CS结晶结构(20°峰宽化)，印证机械性能下降。

3.3 屏障特性
CE使水接触角(WCA)从126.2°锐减至59.2°，表明亲水性增强；WVP升至5.30×10^-10 g·m·m^-2·s^-1·Pa^-1，与膜厚增加(0.042→0.082 mm)直接相关。

3.4 抗氧化活性
CE赋予薄膜66.31%的DPPH自由基清除率，归因于其富含槲皮素、单宁等活性成分，较纯CS膜(1.07%)提升62倍。

3.6 保鲜应用
CS/CE/TiO₂包装使大豆油PV在21天后仅10.54 meq O₂/kg，远低于对照组(145.51 meq O₂/kg)，突破行业10 meq O₂/kg的酸败阈值。

【结论】
该研究开创性地构建了CS/CE/TiO₂三元协同体系：TiO₂弥补CS机械缺陷，CE提供抗氧化活性，二者协同实现紫外阻隔-自由基清除双重防护。FTIR证实CE的酚羟基与CS氨基形成氢键(3246 cm^-1峰移)，XRD显示CE破坏CS结晶度(20°峰减弱)，从分子层面阐释性能调控机制。作为首例将腰果叶提取物应用于油脂包装的研究，其PV抑制效果较文献报道的姜黄素膜提升17%，为热带植物资源高值化利用提供范例。论文发表于《LWT》期刊，为开发下一代智能活性包装奠定理论基础。