基于杨梅残渣高值化利用的智能活性κ-卡拉胶包装膜制备及其对鲜虾保鲜的应用研究

本研究通过阶梯式策略开发了集智能指示与抗菌保鲜于一体的多功能包装膜（BA/Fe-CDs/κ-Carrageenan/Gelatin）。创新性地从杨梅加工残渣中提取花青素（BA），并利用剩余生物质合成铁掺杂碳点（Fe-CDs），赋予薄膜优异的pH响应性（89.95%抑菌率）和氨气敏感性，使鲜虾保质期延长3天，为食品包装材料提供了环保替代方案。

　　

Highlight

本研究通过阶梯式资源化策略，实现了杨梅加工残渣的高值化利用——从果渣提取花青素（BA），剩余生物质合成铁掺杂碳点（Fe-CDs），最终构建出具有四重功能的智能活性包装体系。

材料表征

透射电镜（TEM）显示（图1A），合成的碳点（CDs）呈近球形形态。如图1B所示，CDs粒径分布在0.71-2.67 nm范围，平均直径1.50±0.43 nm。经铁掺杂后（图1C），Fe-CDs粒径增大至2.20±0.37 nm（图1D），X射线光电子能谱（XPS）证实了Fe³⁺的成功掺杂。

抗菌机制

Fe-CDs通过双重机制发挥抗菌作用：1）Fenton反应产生活性氧（ROS），引发细菌膜脂质过氧化；2）表面正电荷增强与带负电菌膜的相互作用。对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）的抑制率分别达89.95%和94.60%。

鲜虾保鲜应用

含1.5 wt% Fe-CDs的薄膜使鲜虾保质期延长3天，并通过pH响应变色实现实时可视化监控：新鲜阶段（pH>7）呈蓝绿色，腐败时（pH<5）转为粉红色，遇酸可逆恢复。

Conclusion

成功构建的κ-卡拉胶/明胶基智能包装膜兼具力学强度、热稳定性、抗菌活性和抗氧化能力，为金属离子掺杂碳点在食品包装领域的应用提供了创新范式。