马铃薯淀粉/壳聚糖/ε-聚赖氨酸复合膜在高湿环境下增强樱桃保鲜性能的开发与表征研究

本研究成功开发出一种基于马铃薯淀粉（PS）、壳聚糖（CS）和ε-聚赖氨酸（ε-PL）的食品级复合膜，显著提升高湿条件下甜樱桃的保鲜效果。该复合膜通过增强机械强度、热稳定性、阻水性及抗菌活性，有效抑制微生物增殖，延长果实货架期，为高湿环境下的生鲜水果包装提供了安全可持续的解决方案。

　　

Microstructure of the composite films

纯马铃薯淀粉（PS）膜表面粗糙（图1Aa, b），可能源于干燥过程中淀粉颗粒中直链淀粉的溶出（Guo et al., 2022），其截面厚度最大，达80.6 μm（图1Ac）。加入壳聚糖（CS）后，PS/CS复合膜表面光滑均匀（图1Ad, e），表明组分分布均一，这归因于PS与CS之间良好的分子相容性，抑制了直链淀粉溶出（Wu等，2023）。进一步添加ε-聚赖氨酸（ε-PL）后，PS/CS/ε-PL复合膜表面出现些许起伏（图1Ag, h），可能源于ε-PL与聚合物基质间的静电相互作用（Zhang等，2022），但其截面厚度显著降低至62.3 μm（图1Ai），表明膜结构更为致密。

Discussion

将壳聚糖（CS）和天然抗菌剂ε-聚赖氨酸（ε-PL）加入PS基薄膜中，不仅产生了更光滑、更致密的表面形态并降低了厚度，也可能是功能特性改善的原因。Guo等（2022）报道称，ε-PL通过氢键、疏水相互作用和静电吸引与聚合物基质发生物理相互作用，从而增强网络致密性。同样，Zhang等（2022）发现ε-PL可以通过静电相互作用与生物聚合物结合，形成更致密的网络结构，增强薄膜的机械性能和阻隔性能。本研究通过LF NMR分析证实，PS/CS/ε-PL薄膜具有更均匀的孔径和更低的流动性水比例，表明其结构更为紧密，水分分布更为稳定，这有助于提升其在高湿条件下的屏障性能和抗菌耐久性。

Conclusion

本研究成功开发出一种在高湿条件下具有抗菌功能的PS基复合膜。CS和ε-PL的加入增强了薄膜的机械强度、热稳定性和水蒸气阻隔性能，并改善了其疏水性。LF NMR分析进一步揭示了其对孔结构和水分分布的显著影响。与纯PS薄膜相比，复合膜——尤其是PS/CS/ε-PL——表现出优异的紫外线阻挡能力和强大的抗菌活性，能有效抑制大肠杆菌（E. coli）、金黄色葡萄球菌（S. aureus）、单核细胞增生李斯特菌（L. monocytogenes）、枯草芽孢杆菌（B. subtilis）和枝孢霉（Cladosporium sp.）的生长，即便在75%相对湿度下也是如此。樱桃应用试验表明，PS/CS/ε-PL涂层有效减少了冷藏期间的重量损失和腐烂。总体而言，该复合膜展现出优异的屏障和抗菌性能，能有效延长高湿储存下甜樱桃的货架期。