基于席夫碱交联的双醛壳聚糖/明胶/茶多酚电纺纳米纤维膜的制备及其在食品包装中的抗菌抗氧化应用

为解决天然聚合物在食品包装中溶解性差、基础性能不足等问题，研究人员通过氧化改性壳聚糖为双醛壳聚糖(DCS)，与明胶(GEL)共混并掺杂茶多酚(TP)，经电纺和席夫碱交联制备了DCS/GEL/TP纳米纤维膜(DCS/GEL/TP-M)。该膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑制率分别达91.08%和89.31%，DPPH自由基清除率为85.43%，且能将草莓保质期延长至7天(25℃)，为绿色活性食品包装提供了创新解决方案。

　　

在追求可持续发展的今天，食品包装行业正面临严峻挑战。传统聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等合成聚合物难以降解，而天然聚合物如壳聚糖和明胶(GEL)虽具生物相容性，却受限于溶解性差、机械性能弱等问题。更令人头疼的是，这些"绿色材料"往往缺乏足够的抗菌抗氧化活性，难以满足食品保鲜需求。如何突破这些瓶颈，成为科研人员亟待解决的难题。

吉林大学的研究团队在《Food Packaging and Shelf Life》发表了一项创新研究。他们巧妙地将化学改性、电纺技术和生物活性物质相结合，开发出具有双重功能的食品包装材料。研究人员首先用高碘酸钠将壳聚糖氧化为双醛壳聚糖(DCS)，既提高了水溶性，又引入了可交联的醛基；随后将DCS与明胶以2:1比例共混，并掺入天然抗菌剂茶多酚(TP)，通过电纺技术制备纳米纤维膜；最后利用DCS的醛基与明胶的氨基发生席夫碱(Schiff base)反应，实现分子间交联。

关键技术包括：1) 高碘酸钠氧化法制备DCS；2) 静电纺丝技术构建纳米纤维结构；3) 热诱导席夫碱交联增强材料稳定性；4) 采用DPPH法和细菌抑制实验评价活性。研究结果显示，交联使膜的吸水率从瞬时溶解降至仅13.09%，水接触角从47.3°增至82.1°，拉伸强度提升3倍。TP的加入赋予膜卓越的抗菌性能，对大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)的抑制率分别达91.08%和89.31%，DPPH自由基清除率为85.43%。草莓保鲜实验证实，该膜能有效延缓果实腐败，在25℃下将保质期延长至7天。

<结论与讨论>
这项研究通过分子设计实现了三重突破：1) 氧化改性解决了壳聚糖溶解性问题；2) 席夫碱交联无需外加交联剂，避免了毒性风险；3) TP的负载使膜具备持续抗菌抗氧化能力。相比传统交联剂如戊二醛(有毒性)和京尼平(成本高)，该工艺更环保经济。研究不仅为草莓保鲜提供了新方案，其技术路线可拓展至其他易腐食品包装领域。未来通过调控TP释放速率、优化纤维孔径分布，有望开发出更智能的活性包装系统。该成果标志着天然高分子材料在食品包装应用中的重要进展，对推动绿色包装产业发展具有深远意义。