基于小檗碱-磺基琥珀酸盐协同抗菌的聚醋酸乙烯酯涂层在肉类保鲜中的应用：通过聚集诱导发光增强活性氧生成

为解决亲水性小檗碱衍生物（BBR）在含水食品包装中易迁移、光稳定性差的问题，北京农业大学研究人员开发了疏水性小檗碱-磺基琥珀酸盐（BA）/聚醋酸乙烯酯（PVAc）抗菌涂层。研究表明，BA在PVAc基质中通过聚集诱导发光（AIE）效应显著提升活性氧（ROS）生成效率，5% BA添加量下对金黄色葡萄球菌（S. aureus）的抗菌率达99.47±0.18%（白光60 mW/cm2照射5分钟），4℃储存时能有效控制鲜肉总菌落数（TVC）和挥发性盐基氮（TVB-N）。该研究为高水分农产品活性包装提供了新思路。

　　

在食品包装领域，如何有效抑制高水分食品（如鲜肉）的微生物污染一直是重大挑战。传统抗菌剂存在易迁移、光稳定性差等问题，而天然抗菌成分小檗碱（Berberine chloride, BBR）虽具有广谱抗菌性，但其亲水性导致在疏水包装材料中相容性差，且在水性环境中易流失。更棘手的是，多数光敏剂在聚集状态下会出现荧光猝灭现象，严重影响活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）的生成效率——这正是光动力抗菌的核心机制。

北京农业大学的研究团队另辟蹊径，通过离子交换将BBR与磺基琥珀酸钠（Docusate sodium, AOT）结合，成功制备出疏水性小檗碱-磺基琥珀酸盐（Berberine-docusate, BA）。这种新型化合物不仅解决了与聚醋酸乙烯酯（Polyvinyl acetate, PVAc）基质的相容性问题，更展现出独特的聚集诱导发光（Aggregation-Induced Emission, AIE）特性。研究人员将BA融入PVAc涂层应用于鲜肉保鲜，发现其抗菌性能远超预期：在5%添加量下，仅需5分钟白光照射（60 mW/cm²）就能对金黄色葡萄球菌（S. aureus）实现99.47±0.18%的杀灭率，这归功于BA聚集态下ROS生成效率的大幅提升。相关成果发表在《Food Packaging and Shelf Life》上，为高水分农产品的活性包装提供了创新解决方案。

研究团队采用核磁共振（¹H NMR）验证BA结构，通过荧光寿命测试和量子产率计算证实AIE效应，采用菌落计数法评估抗菌性能，并监测鲜肉储存期间的总菌落数（Total Viable Count, TVC）和挥发性盐基氮（Total Volatile Base Nitrogen, TVB-N）来验证实际保鲜效果。

材料合成与表征
通过BBR与AOT的离子交换反应获得金黄色BA粉末。¹H NMR显示BA同时保留小檗碱母核和AOT的烷基链特征峰，傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实磺酸基团成功取代氯离子。接触角测试显示BA水接触角达98.5°，显著高于BBR的32.7°，证实疏水性提升。

光物理特性研究
BA在PVAc涂层中的荧光寿命（2.83 ns）比溶液状态（1.12 ns）延长152%，量子产率从4.1%提升至11.7%。这种增强源于AIE效应和固态基质对非辐射跃迁的抑制，为ROS持续生成奠定基础。

抗菌性能评估
含5% BA的PVAc涂层（PVAc-BA₅）在黑暗中对S. aureus和E. coli的抑制率分别为78.3%和65.7%，白光照射后跃升至99.47%和97.82%。共聚焦显微镜观察到细菌膜破裂，证实ROS攻击机制。

实际保鲜效果
4℃储存7天后，PVAc-BA₅包装的鲜肉TVC值（3.21 log CFU/g）显著低于对照组（6.84 log CFU/g），TVB-N值仅为对照组的31%，肉质保持新鲜色泽和弹性。

这项研究突破性地将AIE特性引入食品包装领域，通过分子设计同时解决抗菌剂迁移和光敏效率衰减两大难题。BA/PVAc涂层体系不仅为鲜肉保鲜提供高效解决方案，其"光照触发-ROS爆发"的智能抗菌机制更为其他易腐农产品包装开发提供新范式。特别值得注意的是，该涂层中BA的释放量仅为BBR体系的17%，在保障食品安全的同时大幅降低活性成分流失风险，展现出广阔的产业化前景。