《Future Foods》：Enzymatically modified soy protein–tragacanth gum films incorporating curcumin- and thyme essential oil-loaded nanostructured lipid carriers
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专业术语翻译
本研究聚焦于通过酶改性开发新型大豆分离蛋白-黄蓍胶（SPI/TG）复合膜，进一步负载粒径为143.08±2.18 nm的姜黄素与百里香精油纳米结构脂质载体（NLCs）。扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）形态学结果表明，转谷氨酰胺酶（
专业术语翻译
本研究聚焦于通过酶改性开发新型大豆分离蛋白-黄蓍胶（SPI/TG）复合膜，进一步负载粒径为143.08±2.18 nm的姜黄素与百里香精油纳米结构脂质载体（NLCs）。扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）形态学结果表明，转谷氨酰胺酶（TGase）修饰与NLCs掺入的协同效应可形成更均匀致密的薄膜，从而获得更强韧且更具延展性的薄膜。此外，TGase交联膜表现出更高的水蒸气和紫外线阻隔性能，以及更强的疏水性和热稳定性。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）分析分别证实了TGase交联以及改性后SPI/TG膜的微晶无序微观结构。此外，双重TGase修饰与NLCs掺入增强了SPI/TG膜的总酚含量（0.21 mg GAE/g）、DPPH自由基清除率（74.23%）以及对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌能力。同时，NLCs的掺入赋予了复合膜良好的环境友好性，这在其优异的土壤生物降解性中得到证实。释放研究表明，在脂肪类食品模拟物中，经TGase改性的复合膜对百里香精油具有缓释特性，这有利于延长食品货架期。这些结果为TGase修饰和NLCs掺入在定制用于食品包装的复合膜功能性方面的潜在应用提供了重要见解。
论文解读文章
研究背景与目的
随着消费者对天然健康食品需求的增长以及对生态环境的关注，开发由蛋白质和多糖等可再生资源制成的可生物降解薄膜及涂层成为研究热点。这类材料有望替代合成塑料，提供更好的功能性与安全性。然而，基于生物聚合物的包装材料其机械强度和水蒸气阻隔性能较差，使其比合成塑料包装更容易受到环境条件的影响。为了克服这些挑战，研究者提出了多种策略，包括复合设计、应用交联剂、引入疏水性化合物以及采用不同的预处理/后处理手段。其中，利用转谷氨酰胺酶（TGase）进行酶法改性是一种优越且可行的方法，可通过改变蛋白质结构中的分子内和分子间共价键来增强可食用膜的性能。另一方面，将精油等疏水性化合物掺入生物聚合物基膜基质中，可改善其水蒸气阻隔性和耐热性。因此，本研究旨在通过酶法改性并结合纳米封装技术，制备一种兼具优良物理化学性能、抗氧化、抗菌活性以及缓释特性的多功能可食性复合膜，以期为食品保鲜包装材料的开发提供新思路。
研究方法与技术路线
研究人员首先制备了负载姜黄素和百里香精油的纳米结构脂质载体（NLCs）。随后，以大豆分离蛋白（SPI）和黄蓍胶（TG）为成膜基材，甘油为增塑剂，采用流延法制备了四种复合膜：对照SPI/TG膜、仅负载NLCs的SPI/TG-NLC膜、仅经TGase改性的SPI/TG-TGase膜，以及同时经TGase改性和负载NLCs的SPI/TG-TGase/NLC膜。通过对所制得薄膜的形貌（SEM、AFM）、结构（FTIR、XRD）、热性能（DSC、TGA）、力学性能（拉伸强度和断裂伸长率）、表面润湿性（水接触角）、厚度与密度、光学性能（紫外-可见光阻隔）、抗氧化性（总酚含量、DPPH自由基清除率）、抗菌性（对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌）、生物降解性以及在食品模拟物中的释放行为进行全面表征与分析。
研究结果
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形貌与结构分析：SEM和AFM结果显示，TGase交联和NLCs的加入均能使膜表面更均匀、致密。TGase交联使蛋白质网络结构更加紧密，而NLCs则能均匀分散于膜基质中，填充空隙，两者协同作用显著改善了膜的微观结构。FTIR分析证实了TGase催化下蛋白质分子间ε-(γ-谷氨酰基)赖氨酸异肽键的形成。XRD分析表明，所有改性膜均呈现无定形结构，未出现结晶峰，说明各组分相容性良好。
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热性能：DSC和TGA分析表明，TGase交联和NLCs的掺入均提高了膜的热稳定性。交联作用增强了分子间作用力，而NLCs作为物理屏障延缓了热分解，使得改性膜的起始分解温度和最大失重速率温度均高于对照膜。
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力学性能：与对照膜相比，TGase交联膜（SPI/TG-TGase和SPI/TG-TGase/NLC）的拉伸强度（TS）显著提高，同时断裂伸长率（EB）也保持较高水平。这表明TGase交联在不牺牲柔韧性的前提下增强了膜的强度。单独添加NLCs对力学性能影响不大，但与TGase联用时展现出最佳的增强效果。
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水接触角与水蒸气阻隔性：水接触角测量显示，TGase交联和NLCs的掺入均显著增加了膜表面的疏水性，其中SPI/TG-TGase/NLC膜的水接触角最高。相应地，这些改性膜的水蒸气透过率（WVTR）显著降低，表明其水蒸气阻隔性能得到有效提升。
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光学性能：紫外-可见光谱分析表明，所有改性膜，特别是含有NLCs的膜，对紫外光（尤其在280-350 nm范围）具有很强的阻隔能力，同时对可见光的透光率有所降低，这有助于防止食品因光照而发生氧化变质。
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抗氧化与抗菌活性：与对照膜相比，含有NLCs的膜（SPI/TG-NLC和SPI/TG-TGase/NLC）表现出显著更高的总酚含量和DPPH自由基清除活性。同时，这些膜对金黄色葡萄球菌（革兰氏阳性菌）和大肠杆菌（革兰氏阴性菌）均显示出明显的抑菌圈，表明其具有良好的广谱抗菌能力。TGase交联本身对抗氧化和抗菌活性贡献不大，但其构建的致密网络可能有助于活性物质的稳定和缓慢释放。
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生物降解性：土壤掩埋实验结果表明，所有SPI/TG基薄膜在30天后均发生明显降解，其中含NLCs的膜降解速度略快，这归因于脂质成分可能促进了土壤微生物的活动，证明了该复合膜的环境友好性。
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释放行为：在95%乙醇作为脂肪类食品模拟物的释放实验中，TGase交联膜（SPI/TG-TGase/NLC）中的百里香精油呈现出更为持久的缓释曲线，而非交联膜则表现出初始突释现象。这说明TGase交联形成的致密网络能够有效控制活性物质的扩散速率，这对于延长其在食品保质期内的有效性至关重要。
结论与意义
本研究成果表明，通过TGase酶法交联并结合NLCs包埋技术，可以成功制备出一种性能优异的多功能可食性复合膜。这种膜不仅具有增强的机械强度、热稳定性、疏水性和水蒸气/紫外光阻隔性能，还赋予了材料显著的抗氧化和抗菌活性，并能实现对百里香精油的持续可控释放。更重要的是，该材料具备良好的生物降解性。因此，这种基于酶改性和纳米脂质载体技术的SPI/TG复合膜在活性食品包装领域展现出巨大的应用潜力，为实现食品保鲜和延长货架期提供了新的有效途径。
