聚乙烯醇/岩藻多糖复合静电纺丝膜共包封Lactiplantibacillus plantarum与二氢杨梅素增强生物活性并延长蓝莓货架期

《Food Chemistry: X》：Enhancement of bioactivity in polyvinyl alcohol/fucoidan-based composite electrospun films via Lactiplantibacillus plantarum and dihydromyricetin

　　

原文未提供独立摘要正文；以下为基于文中Highlights与结论可确认内容的摘要式专业翻译：本研究通过静电纺丝成功制备了负载Lactiplantibacillus plantarum（L. plantarum）与不同浓度二氢杨梅素（DHM）的聚乙烯醇/岩藻多糖（PVOH/FCN）复合静电纺丝膜。形貌分析显示，不同DHM浓度膜表面均匀光滑；衰减全反射-傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）与X射线衍射（XRD）表明DHM与PVOH/FCN/LP膜形成氢键并被成功包封，较高DHM掺入量提高膜的热稳定性。PVOH/FCN/LP/DHM2中益生菌包封存活率最高，为94.09±1.09%。DHM掺入增强膜的抗氧化、抗菌和抗增殖活性，并延长蓝莓货架期，显示其作为活性食品包装材料的应用潜力。

研究背景与目的：随着对可持续、安全食品保鲜的需求增加，益生菌作为活性食品包装中的生物活性组分受到关注。活菌及其代谢物可抑制腐败和致病微生物，但益生菌易受加工条件、贮藏条件及苛刻胃肠道环境影响；乳化、冷冻干燥和喷雾干燥等传统微胶囊化存在极端温度、乳液不稳定及设备成本高等局限。静电纺丝具有比大、操作条件温和、可纺材料广等优点，可将活性物质包封于纳米纤维中并提高稳定性。FCN（岩藻多糖）为褐藻来源的海洋硫酸化多糖，具抗氧化、抗癌和抗炎等生物活性；PVOH（聚乙烯醇）具生物相容性、可降解性、水溶性和良好可纺性；DHM（二氢杨梅素）为藤茶来源黄酮，具清除自由基、抗氧化、抗癌和抗菌活性，并被报道具有益生元样作用。蓝莓在贮藏、运输和销售中易因微生物腐败和氧化应激而劣变，常规石油基塑料包装带来“白色污染”。但静电纺丝膜共包封益生菌和多酚用于蓝莓保鲜的研究较少。因此，研究人员构建PVOH/FCN静电纺丝膜，共包封Lactiplantibacillus plantarum（L. plantarum，植物乳植杆菌）与不同浓度DHM，考察其理化性质、纤维形貌、纺丝后菌存活率、抗氧化/抗菌/抗癌活性及蓝莓保鲜效果，以优化益生菌-多酚共包封体系并评价其活性包装应用潜力。

关键技术方法（不超过250字）：研究人员以静电纺丝制备PVOH/FCN/LP/DHM膜，考察纺丝液黏度、电导率和pH，采用扫描电子显微镜（SEM）、ATR-FTIR、XRD、热重分析（TGA）、力学测试和水蒸气透过率（WVTR）表征；以平板计数评估纺丝前后L. plantarum存活；用ABTS⁺（2,2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸自由基）与DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基）法、牛津杯法及细胞计数试剂盒-8（CCK-8）分别评价抗氧化、抗菌和细胞毒性/抗增殖；测定DHM释放并拟合动力学；以25 ℃、50% RH贮藏16 d评价蓝莓保鲜。L. plantarum 69–2分离自发酵乳，Caco-2细胞、金黄色葡萄球菌（S. aureus）CMCC 23213和大肠杆菌（E. coli）ATCC 25922由乳品科学教育部重点实验室（KLDS）提供；蓝莓购自当地水果超市。

研究结果：3.1 不同DHM浓度PVOH/FCN/LP溶液的理化性质：经黏度、电导率及pH测定，含DHM溶液电导率高于不含DHM者，DHM浓度间无显著差异；pH随DHM增加而下降，黏度随DHM增加而上升。3.2 不同DHM浓度PVOH/FCN/LP静电纺丝膜的形貌：SEM显示膜表面均匀光滑，DHM1纤维直径显著低于DHM0，DHM4高于DHM1。3.3 不同DHM浓度PVOH/FCN/LP静电纺丝膜的ATR-FTIR：DHM特征峰随载量增加而增强，膜羟基峰位移，提示DHM与PVOH/FCN/LP形成氢键及疏水相互作用；L. plantarum相关峰蓝移，提示成功包封。3.4 不同DHM浓度PVOH/FCN/LP静电纺丝膜的XRD：DHM为结晶结构，膜中其特征峰被掩盖；DHM粉末结晶度指数0.75、DHM1膜0.69，DHM促进无定形化。3.5 热重分析：TGA/DTG显示膜热降解分三阶段，DHM1～DHM4残留量较DHM0分别增加1.56%、2.52%、4.66%和7.39%，提高热稳定性。3.6 力学性能分析：拉伸测试显示厚度无显著差异，DHM1最大力最高（6.93±0.26 N）；断裂伸长率和拉伸强度随DHM先升后降，DHM4降至1.42%和11.6 MPa；弹性模量随DHM升高。3.7 水蒸气透过率（WVTR）分析：DHM降低WVTR，DHM1最低（371.56±7.79 g·m^?2·d^?1）；高DHM组WVTR回升但仍低于DHM0。3.8 包封于不同DHM浓度PVOH/FCN/LP静电纺丝膜中的L. plantarum在静电纺丝前后的存活率：平板计数显示纺丝造成0.57～0.96 lg CFU/g损失；DHM2存活率最高（94.09±1.09%），过量DHM使存活率下降。3.9 含不同DHM浓度PVOH/FCN/LP静电纺丝膜的抗氧化活性：ABTS⁺和DPPH法显示LP及DHM提高自由基清除率，DHM4的DPPH清除最高，ABTS⁺在DHM2～DHM4间无显著差异。3.10 含不同DHM浓度PVOH/FCN/LP静电纺丝膜的抗菌活性：牛津杯法显示LP和DHM提高对E. coli与S. aureus抑菌圈，DHM4作用最强。3.11 细胞毒性分析：CCK-8显示DHM使L929抑制率增加，DHM4为19.29±0.63%，但在1000 μg/mL下细胞存活率仍>80%。3.12 对Caco-2结肠癌细胞的抗增殖活性：CCK-8显示LP和DHM增强对Caco-2抑制，DHM4最高，且对L929抑制较低。3.13 DHM释放行为及动力学：释放实验显示先快后慢，水相和10%乙醇中48 h累积释放分别最高73.21%和82.70%；一级模型拟合最佳，Korsmeyer-Peppas模型n<0.45，提示主要为Fickian（菲克）扩散。3.14 含与不含DHM的PVOH/FCN/LP静电纺丝膜对蓝莓保鲜的应用：DHM4综合性能最优并用于16 d贮藏；3.14.1 外观分析显示DHM4组保持最饱满完整；3.14.2 失重显示DHM4组低于对照、PE及PVOH/FCN/LP组；3.14.3 硬度显示DHM4组下降更缓；3.14.4 可滴定酸（TA）显示DHM4组保持较高；3.14.5 总可溶性固形物（TSS）显示DHM4组升高较慢。

讨论部分总结：原文将结果与讨论合并。研究人员认为DHM的酚羟基与PVOH/FCN/LP基体形成氢键/疏水作用，适量DHM改善网络致密性、热稳定性、WVTR和力学性能，过量则聚集造成应力集中并降低性能；DHM在静电纺丝中可保护L. plantarum，但存在最适浓度；DHM保留抗氧化、抗菌及抗增殖活性，并可通过氢键限制释放，释放主要受浓度梯度驱动的Fickian扩散控制；蓝莓保鲜改善与膜的抗氧化/抗菌活性及较低水蒸气透过有关。原文提出未来需建立剂量-反应关系、阐明对Caco-2细胞的作用机制，并系统评价迁移行为、食品接触安全、生物降解性及冷链条件下的商业适用性。

研究结论翻译：本研究通过静电纺丝成功制备了负载L. plantarum和不同浓度DHM的PVOH/FCN静电纺丝膜。形态分析显示，不同DHM浓度膜表面均匀光滑。ATR-FTIR和XRD表明DHM与PVOH/FCN/LP膜形成氢键并成功包封。较高DHM掺入量提高热稳定性。包封于PVOH/FCN/LP/DHM2中的益生菌包封效率最高，为94.09±1.09%。将DHM掺入PVOH/FCN/LP膜可增强抗氧化、抗菌和抗增殖活性，并延长蓝莓货架期，凸显其作为活性食品包装材料的潜力。未来研究应建立剂量-反应关系，进一步阐明所开发膜对Caco-2细胞作用的机制，同时系统评价其迁移行为、食品接触安全、生物降解性及冷链贮藏条件下的商业适用性。因此，本工作提供初步证据：掺入DHM的PVOH/FCN/LP静电纺丝膜可增强生物活性并延长蓝莓货架期，为未来探索其在水果包装中的适用性提供基础。