《International Journal of Biological Macromolecules》：Antibacterial zein/chitosan film co-incorporating cinnamaldehyde and ε-poly-
l-lysine for sustainable active food packaging
编辑推荐：
•开发了一种新型抗菌膜。•该膜具有良好的机械强度、紫外线屏蔽性能和低水蒸气透过率（WVP）。•它能有效将蓝莓的保质期延长至12天。•这种膜可以实现土壤降解。•流变学测试表明，其具有理想的粘性主导的液态特性，便于薄膜成型。引言食品包装材料可以有效保证食品质量并延长食品的保质期[1]
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开发了一种新型抗菌膜。
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该膜具有良好的机械强度、紫外线屏蔽性能和低水蒸气透过率（WVP）。
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它能有效将蓝莓的保质期延长至12天。
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这种膜可以实现土壤降解。
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流变学测试表明，其具有理想的粘性主导的液态特性，便于薄膜成型。
引言
食品包装材料可以有效保证食品质量并延长食品的保质期[1]。大多数传统的石油基包装材料难以降解，会在自然环境中长期存在，这对我们赖以生存的生态系统和人类健康构成严重威胁。据统计，食品包装占全球塑料废弃物的45%以上。因此，随着全球环境污染问题的日益严重，人们越来越关注塑料污染问题。在这种背景下，可生物降解聚合物包装膜的研发逐渐增多[2]。特别是天然生物聚合物，如淀粉、果胶、纤维素、壳聚糖（CS）、蛋白质等，因其可再生、可降解和环保的特性，已成为食品包装领域的研究热点[3]。
天然生物聚合物来源于植物、动物或微生物，不仅能在自然条件下被微生物降解，还能减少对化石资源的依赖[3]。壳聚糖（CS）是一种天然阳离子多糖，通过壳多糖的脱乙酰化制得，广泛存在于虾、蟹等甲壳类动物的壳中。由于其出色的成膜能力、可降解性和安全性，在食品领域备受关注[4]。许多研究人员报道了基于壳聚糖的复合材料的研究，例如与海藻酸结合以增强复合膜的机械强度[5]。然而，由于其亲水性多糖特性，吸水性较强，导致抗湿性能较差，因此需要通过与其他疏水性材料复合来改善。玉米蛋白（zein）是一种从玉米中提取的天然植物蛋白，被认定为食品接触材料（GRAS认证）[6]，占玉米胚乳总蛋白质含量的30%-60%，其疏水性源于其中含有大量的非极性氨基酸[6]。多项研究表明，基于壳聚糖和玉米蛋白的复合膜可以显著提高膜的亲水性[7]。栀子苷（genipin）是从栀子果实中提取的天然交联剂，与传统化学交联剂（如戊二醛、环氧氯丙烷）相比，具有更好的生物相容性和可降解性[8]。将其与壳聚糖交联可以进一步提高膜的机械性能[9]。在食品包装领域，微生物污染是导致食品变质的最主要原因，因此开发抑制微生物生长并保持食品新鲜度的策略成为食品工业的关键需求[10]。
添加抗菌和抗氧化材料是延长食品储存稳定性的可行方法。添加天然精油可以为食品包装膜提供抗菌性能[11]。肉桂醛（CA）是肉桂精油的主要活性成分，具有强烈的肉桂香气和强烈的抗菌活性[12]，同时也是一种天然抗氧化剂，已被美国食品药品监督管理局（FDA）和欧盟认定为安全物质（GRAS）[13]。ε-聚-L-赖氨酸（PL）是从链霉菌（Streptomyces amylochromogenes）中提取的天然食品级阳离子肽，具有广谱抗菌活性、可降解性和安全性，被多个国家批准作为食品防腐剂[14]。基于它们的普遍抗菌性和不同的作用机制，在食品材料领域具有更大的应用潜力，可以拓宽抗菌谱系[15]。
在本研究中，我们旨在开发一种基于玉米蛋白/壳聚糖（Zein/CS）复合材料的可降解食品包装膜。通过利用栀子苷和壳聚糖之间的交联反应来增强膜的基本机械性能。首次将肉桂醛（CA）和ε-聚-L-赖氨酸（PL）引入膜中，并研究了它们的潜在抗菌效果。系统地分析了添加了两种不同抗菌剂的基于壳聚糖的膜的形态、机械性能、紫外线屏蔽性能、水蒸气透过率、接触角和抗氧化活性。随后， specifically研究了共载于壳聚糖膜中的肉桂醛和ε-聚-L-赖氨酸的抗菌效果。通过全面的实时研究（包括重量损失率、可溶性固形物含量、颜色变化和外观腐烂情况），评估了基于壳聚糖的膜作为食品包装材料的性能。最后，从外观上比较了基于壳聚糖的膜与传统PE膜的降解性能。肉桂醛和ε-聚-L-赖氨酸的联合使用实现了更有效的微生物抑制效果，更符合未来食品工业的天然、安全发展趋势。
片段
化学品
玉米蛋白（分子量20 kDa）、肉桂醛（CA）、三氯乙酸（TCA，20% w/v）、K3Fe（CN）6（≥99.5%）购自上海阿拉丁生化科技有限公司。壳聚糖（脱乙酰度≥95%，粘度100–200 mPa·s）和2,2-二苯基-1-吡啶肼（DPPH）购自上海麦克林生化科技有限公司。栀子苷（纯度>95%）购自志新生物科技有限公司。ε-聚-L-赖氨酸（PL）购自浙江新益香生物工程有限公司。
成膜溶液的流变学特性
为了评估这些溶液用于制造食品包装膜的可行性，对其流变学特性进行了研究。如图1所示，所有溶液均为典型的粘弹性流体，其粘性行为占主导地位，在0.1–10 Hz的频率范围内，损耗模量（G″）始终高于储能模量（G′）[15]。随着频率的增加，G′和G″的值逐渐增大，这是因为聚合物链未能完全松弛
结论
本研究成功开发了一种基于玉米蛋白/壳聚糖复合材料的可降解食品包装膜。通过栀子苷交联作用增强了膜的机械性能，并首次引入了肉桂醛和ε-聚-L-赖氨酸的抗菌系统。对成膜溶液的动态流变学分析表明，在0.1–10 Hz的频率范围内，所有溶液均表现出粘性主导的液态行为，未出现凝胶现象，其中基于壳聚糖的混合物 exhibited 最强的粘弹性和最高的表观粘度，其次是基于壳聚糖和肉桂醛的混合物
CRediT作者贡献声明
袁子轩：撰写 – 原稿撰写、研究设计、概念构思。张 Zheng：研究实施、数据管理。朱浩学：数据管理。徐晨：方法学设计。谢一伟：研究实施。梁慧：数据分析。邵伟：撰写 – 审稿与编辑、概念构思。
利益冲突声明
作者声明没有已知的会影响本文研究结果的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了江苏省研究生研究与应用创新计划（SJCX24_0356）的财政支持。
袁子轩|张 Zheng|朱浩学|徐晨|谢一伟|梁慧|邵伟
