酶响应性钙交联果胶膜可控释放噬菌体：一种靶向抗菌食品包装新材料

针对MRSA等耐药菌引发的食品安全问题，研究人员开发了钙离子交联果胶膜负载噬菌体SAC的智能包装系统。该材料通过细菌分泌的果胶酶触发降解，在豆奶实验中使金黄色葡萄球菌降低8.90-log CFU/mL（无酶）和10.47-log CFU/mL（加酶），为食品工业提供了一种环境响应型抗菌解决方案。

　　

随着食品工业的快速发展，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）等耐药菌引发的食源性疾病已成为重大公共卫生威胁。流行病学数据显示，2020年MRSA流行率高达62%，其污染已从医疗机构扩散至社区和食品供应链。传统抗生素面临严峻的耐药挑战，而噬菌体（bacteriophage）这种专一感染细菌的病毒，因其GRAS（Generally Recognized As Safe）认证和精准杀菌特性，成为食品抗菌包装的新选择。然而现有噬菌体缓释系统多依赖被动扩散，无法实现"按需释放"。

针对这一技术瓶颈，韩国釜山Bakingmaeul研究所的研究人员创新性地开发了钙离子交联果胶膜负载噬菌体SAC的智能包装系统。这项发表于《Food Hydrocolloids》的研究，通过细菌自身分泌的果胶酶触发材料降解，实现了致病菌存在时才激活噬菌体释放的精准抗菌策略。

研究团队采用低温透射电镜（TEM）表征噬菌体形态，通过基因组测序排除毒力基因风险，利用低甲氧基果胶（DE=42.65%）与5% CaCl₂构建"蛋盒"交联结构。采用水蒸气透过率（WVP）测试评估薄膜阻湿性，结合体外释放实验和豆奶抗菌模型验证系统效能。

【Morphological characterization】部分显示，新分离的SAC噬菌体具有82.14±2.01 nm的二十面体衣壳和238.07±0.44 nm的非收缩尾，在pH5-10和-18-60°C保持稳定。基因组分析确认其不含抗生素耐药基因，MOI=1时1小时内即可完全抑制S. aureus。

【Materials】部分开发的Ca5P薄膜（1.5%果胶+5% CaCl₂）形成致密聚合物网络，使水溶性降低42%，WVP下降35%。扫描电镜显示钙交联产生均匀孔道结构，为噬菌体提供保护性微环境。

【Conclusion】部分证实，该智能包装在模拟污染场景中展现出双重优势：基础条件下缓慢释放实现8.90-log CFU/mL的细菌抑制；当存在S. aureus分泌的果胶酶时，薄膜加速降解使抗菌效果提升至10.47-log CFU/mL。薄膜还可作为液体食品内衬，直接作用于包装内容物。

这项研究的重要意义在于：首次将细菌酶响应机制与噬菌体靶向杀菌相结合，突破了传统抗菌包装"持续释放"的局限性。通过钙交联改善果胶膜的亲水性缺陷，同时保留酶响应特性，为食品工业提供了可规模化生产的智能安全解决方案。该技术还可延伸应用于食品加工设备表面处理，为全程冷链供应链中的微生物控制提供新思路。研究者特别指出，该系统采用的果胶源自食品加工副产物，既符合可持续发展理念，又具有成本优势，展现出广阔的产业化前景。