《Future Foods》：Development of a functional composite film based on pomelo peel waste and sodium hyaluronate for mango preservation
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针对石油基塑料导致的环境污染和资源耗竭问题，安全、可再生的生物基食品包装材料日益受到关注。研究人员以柚皮作为生物聚合物基质，以透明质酸钠（SH）作为成膜骨架，并引入天然抗菌肽nisin，开发了一种具有增强阻隔性、抗氧化性和生物相容性的生态友好型功能膜，并评价了
针对石油基塑料导致的环境污染和资源耗竭问题，安全、可再生的生物基食品包装材料日益受到关注。研究人员以柚皮作为生物聚合物基质，以透明质酸钠（SH）作为成膜骨架，并引入天然抗菌肽nisin，开发了一种具有增强阻隔性、抗氧化性和生物相容性的生态友好型功能膜，并评价了其在芒果保鲜中的应用。优化确定柚皮粉（PPP）最佳含量为0.6 wt%，所得膜具有低水蒸气透过率（WVP；2.2 × 10?10 g·m?1·s?1·Pa?1）、高拉伸强度（TS；23.68 MPa）、优异紫外（UV）屏蔽性、104°的水接触角（WCA）以及79.17%的DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼）自由基清除活性。加入1.5 mg/mL nisin可实现对金黄色葡萄球菌（S. aureus）100%抑制，且未显著影响阻隔性能或热稳定性。生物安全性试验表明其具有初步生物相容性。在芒果贮藏试验中，该复合膜有效延缓成熟与衰老；12 d后，果实硬度损失显著降低，可溶性固形物积累被推迟并呈适度下降，可滴定酸度（TA）保持为0.82%，亮度高于聚乙烯（PE）包装果实。该工作提出了一种兼具废弃物增值化、多功能保鲜和生物安全性的潜在环境友好型生物基包装膜，为水果保鲜及农业副产物高值化利用提供了有前景的策略。
研究背景与总体设计：食品包装对维持品质和延长货架期至关重要，传统石油基塑料带来环境污染和化石资源耗竭，推动安全、可再生、可生物降解天然高分子包装研究。天然高分子涂层可形成气体阻隔、延缓成熟，并可灭活表面病原微生物和清除自由基。柚（Rutaceae柑橘属）果皮外层富含limonene等精油、内层海绵组织可缓冲机械损伤，提示柚皮副产物可作膜基质；透明质酸钠（sodium hyaluronate, SH）为富含羟基和羧基的线性多糖，具亲水、保湿、黏弹性、生物相容性、可降解性和非免疫原性；nisin为34个氨基酸残基的抗菌肽，可破坏微生物细胞膜。作者据此提出SH与柚皮组分氢键改善膜性能、nisin与柚皮精油协同抗菌、膜清除自由基并抑制微生物而延长芒果货架期的假设。研究以柚皮粉（pomelo peel powder, PPP）、SH和nisin构建多功能活性膜：先优化PPP浓度，再引入nisin，评价结构、热稳定性、抗氧化和生物安全性，并进行芒果贮藏试验；意义在于废弃物增值化、多功能保鲜和可持续食品包装。
关键技术方法（≤250字）：溶液浇铸法制备PPP/SH膜及nisin 0–2.0 mg/mL的nisin–PPP/SH（NPS）膜；以扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、热重/微商热重分析（TGA/DTG）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征，测水蒸气透过率（WVP）、拉伸强度（TS）、断裂伸长率（EAB）、光学、水接触角（WCA）、DPPH/ABTS清除及抗菌活性；以小鼠15 d灌胃和肝、肾苏木精-伊红（H&E）染色、人表皮成纤维细胞CCK-8（细胞计数试剂盒-8）、斑马鱼幼鱼试验评价安全性；以聚乙烯（PE）、NPS1、NPS4覆盖芒果贮藏12 d。小台芒和沙田柚购自钦州市农贸市场；昆明小鼠购自湖南斯莱克景达实验动物有限公司。
3.1 PPP/SH膜的表征
3.1.1 WVP：称重杯法显示纯SH膜WVP为2.28×10
?10 g·m
?1·s
?1·Pa
?1，0.6 wt% PPP降至最低2.20×10
?10，由0.6增至1 wt%升高29.10%，故0.6 wt%最佳。
3.1.2 力学性能：拉伸试验显示EAB由纯SH的35.7%降至1 wt%的5.53%，TS由10.97 MPa升至0.6 wt%的23.68 MPa后趋平台，0.6 wt%兼顾强度与柔性。
3.1.3 DPPH自由基清除活性：DPPH法显示清除率由17.50%升至0.6 wt%的79.17%。
3.1.4 XRD：XRD显示纯SH在2θ≈10.5°和22°呈宽弥散峰；加PPP后10.5°峰移至16°，22°峰变窄增强，提示相容性和局部有序性提高。
3.1.5 光透射率：紫外–可见（UV–vis）光谱显示400 nm透射率由纯SH的86.5%降至0.6 wt%的8.9%，200–350 nm几乎完全阻隔，UV屏蔽优异。
3.1.6 WCA：接触角测试显示SH膜74.6°，0.6 wt% PPP为104°，1 wt%为119.7°，疏水性增强。
3.1.7 SEM：SEM显示纯SH表面平滑致密，随PPP增加表面粗糙并出现丘状突起、截面孔隙，1 wt%结构疏松，与WVP升高一致。综合选0.6 wt% PPP。
3.2 NPS膜的表征
3.2.1 SEM：SEM显示随nisin增加表面略粗糙并出现丘状突起，2 mg/mL时见结晶结构，截面孔隙和裂纹无明显变化，nisin总体嵌入网络。
3.2.2 XRD：XRD显示峰位不变，2θ≈22°峰随nisin增加而减弱、变宽，非晶性增加。
3.2.3 热稳定性：TGA/DTG显示50–100℃约10%失重为水蒸发，200–250℃约50%为SH、果胶和纤维素糖苷键降解，280–340℃为nisin分解；低于100℃时热稳定性未受不利影响。
3.2.4 FTIR：FTIR显示3600–3000 cm
?1宽峰轻微红移，1650–1630 cm
?1峰增强，1550–1530 cm
?1出现并增强新峰，证实nisin成功负载。
3.2.5 光透射率：UV–vis显示UV-A平均透射率2.23%–3.91%（阻隔96.09%–97.77%），UV-B低于0.27%（>99.73%），UV-C仅0.0064%–0.11%（>99.89%），屏蔽优异。
3.2.6 WVP：WVP随nisin增加略升但组间无显著差异。
32.7 ABTS自由基清除活性：ABTS（2,2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）法显示无nisin膜清除率84.3%，加nisin后稳定、无显著差异。
3.2.8 抗菌活性：共培养和菌落计数显示对
S. aureus抑制率由无nisin的16.44%升至0.5 mg/mL的94.36%和1.5 mg/mL的100%；对
E. coli由15.8%升至1.5 mg/mL的52.6%且继续增加无明显增强，NPS4（1.5 mg/mL）对革兰阳性菌效果突出。
3.2.9 安全性评价：小鼠15 d灌胃1000 mg/kg NPS4后体重正常、无死亡，肝、肾H&E无病理改变；人表皮成纤维细胞CCK-8显示细胞活力未显著降低；斑马鱼幼鱼暴露于≤0.5 mg/mL 3 d无显著死亡和畸形，提示初步生物安全性。
3.3 NPS4膜在芒果保鲜中的应用
3.3.1 腐烂率：12 d观察显示PE组第6天出现黑斑、第12天腐烂率72%，NPS1为66%，NPS4至第12天无可见黑斑、腐烂率16%。
3.3.2 硬度与色泽：质构和色差测定显示NPS1硬度损失最大（67.5%），PE和NPS4分别为60.1%和58.8%；L*值随贮藏下降，PE第9天骤降，NPS1第12天快速下降，NPS4末段L*较高。
3.3.3 总可溶性固形物（total soluble solids, TSS）与可滴定酸（titratable acidity, TA）：折射仪和滴定法显示TSS先升后降，第6天PE、NPS1、NPS4分别16.9±0.1%、16.7±0.2%、15.9±0.27%，第12天NPS4为14.7±0.2%高于PE的13.9±0.1%；TA均下降，第12天PE为0.65±0.013%、NPS4为0.82±0.04%。
讨论与结论：结果提示PPP通过纤维素、果胶、黄酮和精油等与SH的分子间作用改善膜结构、抗氧化、UV屏蔽和耐水性；nisin在维持理化、热和抗氧化稳定性的同时赋予强抗菌性，NPS4具初步生物安全证据；NPS4通过延缓腐烂、硬度下降、亮度损失及TSS/TA变化延缓芒果成熟和品质劣化。原文结论为：该研究成功构建PPP、SH和nisin多功能活性包装膜；优化PPP（0.6 wt%）显著改善SH基膜结构完整性、抗氧化、UV屏蔽和耐水性，主要归因于PPP活性成分与SH基质间分子间相互作用；引入nisin进一步赋予强抗菌活性并保持理化稳定性、耐热性和抗氧化性能；小鼠、人真皮成纤维细胞和斑马鱼幼鱼评价显示良好生物相容性；12 d贮藏中优化载nisin PPP/SH膜更好保持果实硬度和表面亮度，延缓可溶性固形物和可滴定酸变化，有效延缓芒果成熟和品质劣化。总体而言，该研究为柚皮废弃物转化为增值功能包装材料提供可行策略，并显示天然抗菌肽与植物来源生物聚合物结合用于可持续采后保鲜的潜力；仍需进一步阐明复合膜内分子水平相互作用，并在实际食品包装条件下验证长期性能与安全性。
