《International Journal of Biological Macromolecules》：Electrospinning of zein/cress seed gum-based Pickering emulsion to produce a bilayer active packaging system to increase the shelf life of chicken fillet
编辑推荐：
•基于 Zein/芹菜籽胶纳米颗粒的Pickering乳液（PE）与PVA混合物通过静电纺丝技术制备而成。•优化后的基于PE的纳米纤维（NFs）表现出均匀的形态。•静电纺丝处理的PE在纳米纤维中具有更高的抗菌活性。•将基于PE的纳米纤维与明胶薄膜层压后，得到了双层薄膜。•这种双层
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基于 Zein/芹菜籽胶纳米颗粒的Pickering乳液（PE）与PVA混合物通过静电纺丝技术制备而成。
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优化后的基于PE的纳米纤维（NFs）表现出均匀的形态。
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静电纺丝处理的PE在纳米纤维中具有更高的抗菌活性。
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将基于PE的纳米纤维与明胶薄膜层压后，得到了双层薄膜。
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这种双层薄膜显著延缓了鸡胸肉的变质过程。
引言
随着人们对创新绿色食品包装需求的不断增长，特别是在应对人为环境破坏的背景下，使用可生物降解的纳米纤维（NFs）和薄膜作为活性食品包装系统已成为食品工业中一种创新且前景广阔的方法。这种方法不仅可以提高食品安全性，延长食品的保质期，还能减少食品包装对环境的影响[1]。现代食品包装系统已经取得了显著进步，超越了传统的阻隔薄膜，采用了具备抗氧化和抗菌特性的（生物）活性薄膜，从而推动了更加可持续的食品发展[2]。
静电纺丝技术能够生产出具有高孔隙率和连续性的三维（3D）纳米纤维结构，这为尖端包装系统的创新提供了有力支持[3]。由于纳米纤维具有高表面积与体积比以及独特的多孔形态，它们在活性包装系统中表现出卓越的效果，有助于功能性化合物的释放和相互作用[4]。静电纺丝参数（如流速、施加电压、喷丝头与收集器之间的距离、溶剂性质以及混合物的特性）直接影响纳米纤维的形态、纤维直径、均匀性以及整体结构质量[5]。乳液静电纺丝是一种有效的方法，能够实现生物活性化合物的控制释放，同时保持这些化合物的生物活性和结构特性，无论是亲水还是疏水化合物皆可适用[6]。
Pickering乳液（PE）可以通过多种来源的固体颗粒（包括蛋白质、多糖、蛋白质/多糖复合物以及无机材料）来稳定，为食品保存提供了传统的乳化剂的替代方案[7],[8]。尽管PE静电纺丝在活性包装领域有一定应用，但相关研究仍较为有限[9]。许多天然大分子因其界面功能而被广泛用作PE的稳定剂[10]。天然蛋白质、多糖及其组合作为可再生的食品级混合纳米颗粒，在文献中受到了广泛关注，尤其是在PE稳定性方面，常见的例子包括荞麦蛋白[11]、乳清蛋白/芹菜籽胶[12]、壳聚糖[13]和β-环糊精[14]。Zein因其出色的生物降解性、柔韧性、无毒性、纤维形成能力、热稳定性和耐水性，被认定为静电纺丝薄膜的理想材料。Zein的疏水区域可以聚合成胶体颗粒，使其成为乳液中应用最广泛的蛋白质之一[6]。蛋白质与阴离子多糖之间的静电相互作用能够增强蛋白质的功能性、乳化稳定性，并扩大其在包装系统中的应用[15]。芹菜籽胶（CG，来自植物Lepidium sativum L.）这种创新的亲水胶体来源，可以提高复杂颗粒和混合纳米颗粒的润湿性，强化立体层，促进液滴间的静电排斥，从而有助于蛋白质-多糖复合物的形成和Pickering乳液的稳定性[12]。混合纳米颗粒能够稳定Pickering乳液，为活性包装系统中脂溶性功能活性成分（如精油EO）的装载和输送提供了有前景的封装方案[13]。Artemisia annua的精油（EO）对特定真菌和细菌具有抗菌作用，最近也有研究评估其在猪肉[16]、羔羊肉[17]和肉鸡[18]保存中的效果。在我们之前的研究中，成功开发了一种由Zein/CG复合物胶体颗粒（ZCGPs）稳定的Artemisia annua精油PE新型封装系统[19]。
静电纺丝制备的纳米纤维，尤其是基于生物聚合物的纳米纤维，通常机械强度较低且结构完整性有限，这限制了其在食品包装或生物医学应用中的使用。最近的研究尝试将静电纺丝技术结合到双层系统中，以改善这些纳米纤维的性能[20]。双层薄膜的制备可以提升纤维的基本性质，如较大的表面积、更好的延展性和较低的重量[21]。明胶因其优异的成膜性能、生物降解性和生物相容性而被广泛用于可生物降解的食品包装。然而，其在阻隔性和机械性能上的局限性可能限制其作为独立包装材料的使用。明胶已被用于生产用于肉类产品（包括鱼类[22]和羔羊肉[23]）的双层包装系统。近年来，几种双层结构被开发为新的活性和智能包装系统，例如明胶薄膜/聚乙烯醇（PVA）纳米纤维[22]、黑鹰嘴豆蛋白分离物纳米纤维/莎勒普薄膜[21]、羧甲基纤维素薄膜/醋酸纤维素纳米纤维[24]、柠檬废弃物薄膜/PVA纳米纤维[25]以及鼠尾草籽胶-豌豆蛋白分离物薄膜/Zein纳米纤维[26]。不过，目前仅有少数研究报道了利用PE静电纺丝制备纳米纤维，例如含有茶树精油的壳聚糖/PVA PE[9]、高柠檬醛含量的羧甲基壳聚糖PE[27]，以及由羟基磷灰石[28]、二氧化硅[29]或蒙脱石[30]稳定的聚（ε-己内酯）PE[30]。此外，近年来还有人在静电纺丝纳米纤维基质中负载了PE，包括PVA/壳聚糖[31],[32]和PLA/壳聚糖-明胶系统[7]，用于活性包装应用。然而，这种方法本质上限制了可融入纳米纤维中的PE含量，从而也限制了可实现的生物活性水平。尽管之前的研究分别探讨了负载PE的活性纳米纤维、结合薄膜与静电纺丝纳米纤维的双层系统，以及PE的静电纺丝在生物医学应用中的用途，但据我们所知，尚未有直接静电纺丝高负载PE并将其整合到双层包装系统中的报道。因此，本研究将ZCGPs稳定的PE与静电纺丝结合，制备出生物活性纳米纤维，并将其与明胶薄膜结合，开发出双层活性包装系统。选择聚乙烯醇（PVA）作为载体和与PE的混合物进行静电纺丝，是因为其良好的纺丝性能、成膜能力和与水基PE的相容性。所制备的双层活性包装系统进一步评估了其在保持鸡胸肉品质和延长保质期方面的效果。
章节摘要
材料与方法
本研究的实验流程图见图S1（补充数据）。
FE-SEM分析
图1和图2分别展示了静电纺丝纳米纤维的形态及其纤维直径分布。对照样品的平均直径为430.86 nm，其纤维形态均匀、随机分布且无颗粒聚集，与均质溶液静电纺丝得到的纤维形态非常吻合[38]。在静电纺丝过程中，乳液喷射流可能不稳定，导致纤维聚集和粘连。出现“珠状纤维”现象可能是由于某些因素导致的
结论
在高达80%的进料溶液浓度下，成功静电纺丝制备出了所需的PE。最终选择70:30的PE与PVA溶液比例作为最佳样品，因为该比例下的纤维形态均匀且直径合适。对PE的化学结构、热行为和晶体结构的研究表明其具有静电纺丝的可行性。高达70%进料浓度的PE静电纺丝获得了显著的抗氧化和抗菌活性
作者贡献声明
Sara Gholizadeh：负责撰写初稿、验证、方法论设计、实验实施和数据分析。Sara Naji：负责审稿和编辑、验证、监督、项目管理和概念构思。Fereshteh Falah：负责方法论设计、实验实施。Sajed Amjadi：负责审稿和编辑、验证、监督、项目管理和概念构思。
在撰写过程中，作者使用了ChatGPT和Quillbot工具来提升文本的可读性和语言质量。使用这些工具/服务后，作者对内容进行了必要的审阅和编辑，并对发表文章的内容承担全部责任。
致谢
本项工作得到了伊朗国家科学基金会（INSF）在项目编号4031712下的资助。
Sara Gholizadeh|Sara Naji|Fereshteh Falah|Sajed Amjadi
