基于生物转化与自组装技术的姜黄素琥珀酰葡萄糖苷衍生物-壳聚糖复合膜制备及功能表征

针对传统石化基包装材料的环境污染问题，研究人员通过生物转化技术高效制备新型姜黄素-β-(6''-O-琥珀酰)-D-葡萄糖苷(CSG)，并创新性地将其与姜黄素(Cur)通过自组装策略共同引入壳聚糖(CS)基薄膜。研究证实CCMF-2复合膜兼具优异的水蒸气阻隔性(1.49±0.042 g·mm/m2·h·Kpa)和抗菌活性，为功能性生物基包装材料开发提供新思路。

　　

随着全球每年超过1000万吨塑料垃圾进入海洋，石化基包装材料造成的环境危机日益严峻。传统塑料难以降解的特性导致"白色污染"持续累积，预计到205年地球上的石油基塑料存量将达到惊人的400亿吨。与此同时，食品在运输过程中的微生物污染问题也威胁着人类健康。面对双重挑战，开发兼具环境友好性和功能性的新型包装材料成为当务之急。壳聚糖(CS)作为自然界储量第二大的天然多糖，因其优异的成膜性和生物相容性被视为理想替代品，但其单一性能难以满足复杂需求。

南京中医药大学研究人员在《Food Hydrocolloids》发表的研究中，创新性地将生物转化技术与自组装策略相结合。通过Bacillus amyloliquefaciens FJ18菌株高效制备姜黄素琥珀酰葡萄糖苷衍生物(CSG)，并系统研究其与姜黄素(Cur)在CS基薄膜中的协同效应。研究采用UPLC-MS进行产物鉴定，通过SEM、FTIR和XRD分析薄膜微观结构，测定水溶性(64.3±0.5%)和水蒸气透过率(1.49±0.042 g·mm/m²·h·Kpa)等理化指标，并评估DPPH·清除率和抗菌活性。

材料与方法
研究选用脱乙酰度95%的壳聚糖为基材，通过菌株FJ18生物转化获得CSG，产物经大孔树脂纯化后通过MS和NMR鉴定结构。制备含不同比例Cur、CSG及其自组装混合物的9种复合膜，采用扫描电镜观察微观形貌，X射线衍射分析结晶结构。

结果与讨论
SEM显示CSG与CS具有良好的相容性，FTIR证实自组装过程中Cur与CSG通过氢键和疏水作用产生协同效应。CCMF-2表现出最优的综合性能：水溶性较纯CS膜提升35%，水蒸气阻隔性优于多数报道的生物基薄膜。在生物活性方面，4 mg/mL浓度下DPPH·清除率超过50%，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制效果显著，其中CCMF-1的低浓度抗菌活性即可达到高浓度CCF-3的水平。

该研究首次实现Cur糖苷衍生物在食品包装膜中的应用，揭示糖苷与苷元自组装体系的协同增效机制。所开发的复合膜不仅解决Cur水溶性差的技术瓶颈，更通过生物转化-自组装技术联用策略，为天然活性分子在功能材料领域的应用开辟新途径。国家自然科学基金(22106073)等项目的支持，彰显该研究在中医药现代化和绿色材料开发领域的双重价值。