基于雨生红球藻残渣-壳聚糖复合薄膜的草莓保鲜技术开发及其多功能性能研究

本研究针对生物可降解食品包装材料机械性能差、屏障功能不足等问题，创新性地利用雨生红球藻残渣(HPR)与壳聚糖(CS)构建复合薄膜。通过CA共价交联和Ca2+离子桥接技术，开发出具有优异力学性能(拉伸强度12.16MPa)、抗氧化活性(DPPH清除率73.16%)和抗菌效果的多功能薄膜，使草莓保鲜期延长至30天，为藻类废弃物高值化利用和可持续包装提供新方案。

　　

在食品工业快速发展的今天，新鲜水果的保鲜始终是困扰产业链的难题。传统聚乙烯包装虽能提供一定保护，但其不可降解性带来严峻的环境问题，且对水果呼吸代谢和微生物滋生的调控效果有限。草莓作为典型的高呼吸速率浆果，采后腐烂率高达30-50%，现有保鲜技术难以兼顾延长货架期与保持营养品质的双重需求。与此同时，微藻产业每年产生大量加工残渣，这些富含生物活性成分的废弃物大多被简单处理，造成资源浪费。

针对这些挑战，广东药科大学功能食品创新团队另辟蹊径，将目光投向富含虾青素和多糖的雨生红球藻残渣(HPR)。研究人员创新性地将其与天然高分子壳聚糖(CS)结合，通过柠檬酸(CA)共价交联和氯化钙(CaCl₂)离子桥接技术，开发出具有多重功能特性的生物活性薄膜。这项发表于《Folia Medica》的研究不仅实现了藻类废弃物的高值化利用，更创造出性能超越传统塑料的绿色包装解决方案。

研究团队采用流变学分析、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和紫外-可见光谱(UV-vis)等技术手段，系统考察了不同组分(HPR、CS、CA、甘油和CaCl₂)的相互作用机制。通过建立包含消费者捐赠草莓样本的保鲜实验模型，评估了薄膜的实际应用效果。

【Properties of film-forming solution】部分揭示，HPR的加入使溶液呈现显著剪切稀化行为，粘度(η)达2260Pa·s，储能模量(G'')在100rad/s时提升至750.51Pa。这种流变特性改变源于HPR多糖与CS氨基残基的氢键作用，以及Ca²⁺介导的交联网络形成。FTIR谱图中1735cm^-1处酯键特征峰证实了CA的共价交联作用，而UV-vis在490nm处的吸收带则证实了虾青素在复合体系中的稳定存在。

【Conclusion】部分总结，含0.6%HPR的薄膜展现出最优综合性能：拉伸强度(12.16MPa)和断裂伸长率(135.36%)分别比纯CS膜提高83%和210%；水蒸气透过率降至1.14×10^-10g·m^-1·s^-1·Pa^-1；对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制率分别达89.2%和76.5%。草莓保鲜实验显示，处理组维生素C保留量(19.98mg/100g)是对照组(6.75mg/100g)的3倍，货架期较聚乙烯包装延长15天。

这项研究的意义在于：首次证实HPR残渣可作为功能性填料增强生物薄膜性能，其多糖组分通过Ca²⁺交联构建三维网络，蛋白质则提供机械支撑，虾青素赋予抗氧化活性。所开发的薄膜不仅解决了传统生物材料机械强度与延展性难以兼顾的矛盾，更通过活性成分的缓释实现"主动保鲜"。该技术为微藻加工副产品的高值化利用开辟新途径，其设计理念可拓展至其他易腐农产品的保鲜包装领域，对推动食品包装绿色转型具有重要示范价值。