基于雨生红球藻残渣的多功能薄膜开发及其对草莓保鲜效果的提升研究

为解决传统多糖基薄膜机械强度不足和屏障性能有限的问题，研究人员开发了含雨生红球藻残渣(HPR)、壳聚糖(CS)、柠檬酸(CA)的复合薄膜。该薄膜通过Ca2+交联和氢键作用显著提升力学性能（拉伸强度12.16MPa，断裂伸长率135.36%），并展现优异抗氧化（DPPH清除率73.16%）和抗菌特性，使草莓货架期延长至30天，较聚乙烯膜提升15天。该研究为藻类废弃物高值化利用和功能性食品包装开发提供新思路。

　　

草莓作为高附加值水果，其采后腐烂率高达30%-50%，传统聚乙烯包装存在不可降解和功能单一等缺陷。与此同时，雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)提取天然虾青素后产生的残渣(HPR)仍含有8%-12%的虾青素、藻蛋白及多糖，但通常被作为废弃物处理。如何将这种富含生物活性成分的藻类残渣转化为高附加值材料，成为可持续食品包装领域的重要课题。

广东药科大学功能食品创新团队通过创新性整合HPR与壳聚糖(CS)，开发出具有多重功能特性的生物基薄膜。研究人员采用柠檬酸(CA)作为双功能交联剂，甘油(GL)调节塑性，CaCl₂构建离子桥接网络，系统研究了不同组分对薄膜性能的协同增强机制。该成果发表于《Folia Medica》，为同时解决食品保鲜和藻类加工废弃物利用两大产业难题提供了技术方案。

研究主要采用流变学分析、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和紫外-可见光谱(UV-vis)表征分子相互作用，通过质构仪测定力学性能，并建立草莓保鲜模型验证实际应用效果。

【Properties of film-forming solution】
流变学测试揭示HPR诱导剪切稀化行为(η=2260 Pa·s)，储能模量G''在100 rad/s时达750.51 Pa，证实Ca²⁺交联和氢键网络的形成。溶液黏度变化表明0.6% HPR为最佳添加量，过量会导致相分离。

【结构表征】
FTIR证实HPR羧基与CS氨基的分子间作用，UV-vis显示虾青素特征吸收峰保留，说明活性成分在加工过程中保持稳定。X射线衍射显示Ca²⁺桥接使结晶度提高42.7%。

【功能性能】
0.6% HPR薄膜展现最优综合性能：水蒸气透过率降至1.14×10^-10 g·m^-1·s^-1·Pa^-1，对S. aureus和E. coli抑菌圈直径分别达12.3mm和9.8mm。DPPH自由基清除率较纯CS膜提升2.1倍。

【草莓保鲜应用】
HPR薄膜包装的草莓在30天后：

• 失重率仅13.08%（对照组29.5%）
• 维生素C保留量19.98 mg/100g（对照组6.75 mg/100g）
• 霉菌落总数降低2个数量级

该研究创新性地将藻类加工副产物转化为高性能食品包装材料，其多重功能特性源于HPR中多糖的屏障作用、虾青素的抗氧化活性以及藻蛋白的机械增强效应。相比传统保鲜技术，该方案同时实现废弃物资源化利用和保鲜效果提升，为发展循环农业和减少塑料污染提供了可工业化实施的解决方案。研究建立的组分-结构-性能关系模型，也为其他生物基功能材料的开发提供了重要参考。