《Food Chemistry》：Enzyme-responsive core-shell nanofibers based on zein/gelatin with controlled release of carvacrol for salmon preservation
编辑推荐：
•核壳结构纳米纤维有助于优化香芹酚的包封与释放。•蛋白酶引发的壳层降解可使香芹酚的释放与食物变质同步进行。•智能包装能够根据代谢信号实现按需保护。•这种对酶有响应的薄膜可将三文鱼的保质期有效延长2天。引言三文鱼因其出色的口感以及丰富的营养价值，如蛋白质、欧米伽-3脂肪酸和二甲基氨
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核壳结构纳米纤维有助于优化香芹酚的包封与释放。
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蛋白酶引发的壳层降解可使香芹酚的释放与食物变质同步进行。
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智能包装能够根据代谢信号实现按需保护。
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这种对酶有响应的薄膜可将三文鱼的保质期有效延长2天。
引言
三文鱼因其出色的口感以及丰富的营养价值，如蛋白质、欧米伽-3脂肪酸和二甲基氨基乙醇，而深受消费者喜爱（Sun等人，2025年）。然而，三文鱼极易因微生物繁殖、酶促组织降解和脂质氧化而迅速变质，这不仅会造成巨大的经济损失，还会给消费者带来健康隐患。虽然冷冻和冷藏是常用的保存三文鱼的方法，但这些方法仅能部分防止变质（Liao等人，2025年），而且还可能使食物产生难闻的气味（Arokiyaraj等人，2024年）。像山梨酸钾和亚硫酸盐这类合成防腐剂虽能有效保存三文鱼，但消费者越来越担心它们可能带来的健康风险以及对食品风味的不良影响。因此，研发高效、安全且环保的保鲜技术显得十分重要。这样的创新对于延长产品保质期、减少食物浪费以及保障公众健康具有重要意义。
活性包装是一种创新的食品保鲜技术，它通过在储存过程中释放活性抗氧化剂或抗菌剂来提升食品质量并延长储存时间（Westlake等人，2022年）。不过，许多活性包装系统的一个关键缺陷在于，活性成分的释放速度与食物变质的进程之间存在时间上的不匹配（Jiang等人，2025年）。而控释包装则利用刺激响应型材料来控制生物活性物质的释放（Ning等人，2025年），从而解决了这一问题。尤其是酶响应型包装，它能对导致食物变质的微生物分泌的胞外酶（如蛋白酶、果胶酶和脂肪酶）做出反应。尽管已有研究将果胶酶响应型系统用于水果的保鲜（Min等人，2022年），但针对富含蛋白质的肉类，如三文鱼，的蛋白酶响应型包装的研究仍然相对较少。这在水产品的“按需”保鲜技术发展方面存在明显缺口。
为解决这一问题，我们开发了一种同轴纳米纤维系统，以玉米醇溶蛋白和明胶作为对蛋白酶敏感的壳层材料，以香芹酚作为生物活性核心。玉米醇溶蛋白和明胶都是经FDA批准的生物聚合物，具有互补的疏水性和机械性能；更重要的是，它们都易被微生物蛋白酶水解。我们采用同轴电纺技术来包封易挥发的香芹酚，这样既能避免其不稳定，又能构建出一种具有响应功能的核壳结构（Wu等人，2023年）。这项研究的创新之处在于，它利用三文鱼腐败细菌的代谢信号——即蛋白酶，来实现抗菌剂的精准、局部释放。
我们假设，在三文鱼储存过程中，微生物蛋白酶的存在会引发ZN/GA壳层的定向降解，从而使香芹酚的释放与食物开始变质的时间同步。本研究的主要目标是制备并优化这种酶响应型包装。具体而言，我们通过同轴电纺技术制备了三种不同ZN与GA比例的纤维膜。随后，通过多种表征手段，包括微观结构、机械性能以及其他物理化学特性，筛选出了性能最佳的活性膜。接着，我们对所选最佳膜的酶触发释放动力学和抗菌性能进行了系统评估。最后，在三文鱼保鲜实验中验证了该材料的实际效果，以展现其在智能食品包装领域的应用潜力。
章节要点
材料
新鲜的大西洋三文鱼（Salmo salar）购自中国江苏省镇江市的Metro超市。明胶（GA，CP）则购自中国上海的国药集团化学试剂有限公司。玉米醇溶蛋白（ZN，可溶于酒精，来自玉米）、香芹酚（CAR，纯度99%）、荧光素（纯度≥90%）、罗丹明B（AR）、蛋白酶（Flavourzyme，浓度为100000 U/g）以及戊二醛（浓度为2.5重量%）均购自上海麦克林生化科技有限公司。大肠杆菌（E. coli）菌株（CMCC44102）和金黄色葡萄球菌（S.
细菌胞外蛋白酶的鉴定
为了验证酶触发机制的可行性，我们在24小时和48小时时监测了样本的胞外蛋白酶分泌情况（见图S1）。正如预期的那样，所有测试样本都显示出随时间变化的蛋白水解活性。大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在24小时时就出现了初始的水解区域，经过48小时的培养后，这一现象更加明显，这证实了这两种细菌在增殖过程中会持续分泌蛋白酶。值得注意的是，从三文鱼切片中收集到的提取物
结论
本研究介绍了一种创新的酶响应型核壳纤维包装系统的研发与验证，该系统旨在实现大西洋三文鱼的智能保鲜。其核心机制是一种时空受控的释放策略：在由致腐微生物分泌的蛋白酶作用下，蛋白质壳层会发生特定的酶促水解，进而破坏同轴纤维的结构完整性，从而实现“按需”释放
CRediT作者贡献说明
韩新阳：撰写——初稿、软件应用、方法设计、概念构思。张俊俊：撰写——审阅与编辑、方法设计、概念构思。杜柳子：撰写——审阅与编辑。黄晓伟：概念构思。翟晓东：验证、资源提供、数据整理。李志华：验证、资源提供、数据整理。史继勇：验证、资源提供、数据整理。邹晓波：验证、资源提供、资金筹集、数据整理。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系。
致谢
作者衷心感谢以下项目的支持：中国国家重点研发计划（2025YFE01248000）；中国国家自然科学基金（项目编号为32402185、32372465）；江苏省自然科学基金（项目编号为BK20240841）；以及江苏省高校优势学科建设工程。
Xinyang Han|Junjun Zhang|Liuzi Du|Xiaowei Huang|Xiaodong Zhai|Zhihua Li|Jiyong Shi|Xiaobo Zou
