基于虾壳壳聚糖与嘉宝果渣提取物的多功能生物活性膜在可持续猪肉保鲜中的应用研究

为解决传统塑料包装不可降解、抗菌抗氧化性能不足导致的猪肉保鲜期短问题，研究人员开发了由废弃虾壳提取的壳聚糖(CTS)与嘉宝果渣提取物(JAE)复合的生物活性膜。研究表明，CTS-JAE膜具有优异的抗菌性(720分钟内对大肠杆菌实现5.7-log灭活)、抗氧化性和UV阻隔性能，使冷藏猪肉保质期延长至12天，TVBN、TBARS等指标均优于传统包装。该研究为食品工业副产物高值化利用提供了创新解决方案。

　　

全球肉类消费量在过去二十年激增至3.6亿吨，但约3亿吨肉类因微生物污染和氧化变质在储运过程中被浪费。传统聚乙烯(PE)包装不仅保鲜效果有限（<6天），其不可降解性还加剧白色污染。面对这一严峻挑战，国立中兴大学植物保健博士学位学程的研究团队创新性地将废弃虾壳提取的壳聚糖(CTS)与果汁加工业副产品嘉宝果渣提取物(JAE)结合，开发出具有多重生物活性的食品包装膜，相关成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。

研究采用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分析膜结构，通过微生物灭活实验评估抗菌性能，并系统检测了冷藏猪肉的pH、挥发性盐基氮(TVBN)、硫代巴比妥酸反应物(TBARS)等指标。台湾台南水产养殖场的南美白对虾壳经脱矿、脱蛋白处理后制备CTS，而JAE则通过乙醇萃取获得。

【形态与微观结构】
SEM显示CTS-JAE膜具有均匀的层间结构，JAE的加入使表面粗糙度从CTS膜的12.4 nm增至20%JAE膜的38.7 nm（AFM验证），这种变化增强了膜与微生物的接触面积。傅里叶变换红外光谱证实JAE中酚羟基与CTS氨基形成氢键，使结晶度提升23.5%。

【抗菌机制】
通过细菌形态观察发现，CTS-JAE膜能破坏大肠杆菌细胞膜完整性，20%JAE组在720分钟内实现5.7-log灭活，显著优于纯CTS组的2.3-log。膜表面正电荷密度测定(+28.5 mV)和SDS-PAGE分析表明，静电作用导致的蛋白泄漏是主要杀菌途径。

【猪肉保鲜效果】
冷藏实验显示，CTS-JAE 20%组猪肉在第12天时仍保持：pH 5.5、TVBN 10.3 mg/100g、TBARS 0.16 mg/kg，菌落总数3.7 log CFU/g，远优于PE包装组（第6天即超标）。UV-Vis测试证实该膜可阻挡92%的紫外线，有效抑制光氧化。

该研究开创性地将农业废弃物转化为高性能食品包装材料，20%JAE添加使膜的拉伸强度提升47.2%，水蒸气透过率降低31.5%。不仅解决了肉类保鲜难题，更实现了"壳废-果渣-包装"的循环经济模式，为生物基材料在食品工业的应用提供了新范式。研究特别指出，CTS-JAE膜在4°C下可使猪肉保质期突破性延长至12天，这一指标较既往文献报道的胶原/没食子酸膜(9天)和壳聚糖-淀粉-醛儿茶素膜(10天)具有明显优势，其成功的关键在于JAE中14种酚类物质的协同增效作用。