综述：用于水产品保鲜的静电纺纳米纤维界面：腐败微环境、分子相互作用及基于机制的设计策略

《Food Bioscience》：Electrospun nanofiber interfaces for aquatic products preservation: spoilage microenvironments, molecular interactions, and mechanism-oriented design strategies

　　

摘要

由于海鲜具有较高的水分活度、丰富的多不饱和脂肪酸以及强烈的内源性酶活性，因此极易变质。传统的包装方法难以有效干预复杂的变质微观环境。静电纺纳米纤维具有极高的比表面积、可调的孔隙率和分层结构，能够高效负载抗菌、抗氧化和传感活性物质，实现程序性释放和对环境的响应。本文系统综述了这项技术在海鲜保鲜中的应用机制，包括结构和界面调控、化学与生物协同保护、智能传感以及针对不同海鲜产品的差异化设计。研究结果表明，静电纺薄膜可以有效抑制微生物增殖和脂质氧化，显著延长保质期，并实现实时比色和荧光检测变质标志物。面对大规模生产、 moisture stability（此处可能有误，建议替换为“湿度稳定性”）和纳米材料监管等挑战，未来研究应重点发展可扩展的耐湿复合系统，将智能传感与生命周期评估相结合，推动从实验室研究向实际冷链应用的转化。

引言

海鲜包括鱼类、甲壳类、软体动物及其他水产品，是优质蛋白质、多不饱和脂肪酸及具有重要健康益处的必需微量营养素的重要来源（Ali et al., 2022; Elvevoll et al., 2023）。然而，由于肌肉结构松弛、结缔组织含量低、内源性酶活性高、不饱和脂质丰富、水分活度高以及接近中性的pH值（X. Nie et al., 2022; Wang & Zheng, 2025），水产品比陆地肉类更容易变质。这些特性加上嗜冷微生物的作用，加速了酶降解、微生物生长和脂质氧化，导致三甲胺（TMA）、生物胺（Bas）、丙二醛（MDA）和挥发性硫化物等变质产物的积累。因此，海鲜会迅速出现异味、质地变差、变色以及潜在的安全风险（如组胺中毒）。

传统的保鲜方法（如冷藏、真空包装、改性气氛包装、辐照和化学防腐剂）可以延缓变质，但在主动调节动态海鲜微观环境方面的能力有限（Amaral et al., 2021; Esteves et al., 2021）。低温储存无法完全抑制酶和微生物活性，而被动包装主要只能限制氧气接触，缺乏抗氧化、湿度调节和保鲜响应功能。此外，使用化学防腐剂受到监管要求和消费者对无添加剂食品偏好的限制（Ahmed et al., 2022; Ait Ouahioune et al., 2025）。冷链波动、冷凝、盐度变化和氨（NH₃）积累可能进一步加速氧化和微生物再生，凸显出开发主动和智能包装系统的必要性。

静电纺技术为构建先进的保鲜界面提供了有前景的平台。该技术可制备具有高比表面积、可调孔隙率、可控纤维结构及多层或核壳结构的纳米纤维膜（Min et al., 2022a）。与浇铸或挤出法相比，静电纺技术能够温和地包裹热敏活性物质（如多酚、精油、噬菌体和天然抗菌剂），并实现其控制释放。此外，抗菌、抗氧化、阻隔、异味吸附和保鲜传感功能可整合到单一纳米纤维网络中，使海鲜包装从被动保护转变为主动保鲜和智能监测（Min et al., 2022a; Zhang et al., 2020）。

部分节选

富水且盐分高的表面环境

水产品通常处于富水且盐分高的表面环境中，其特征是水分活度高、盐度升高、pH值呈碱性、离子失衡以及氨（NH₃）积累（Huang et al., 2023; Zhihai Huang et al., 2024; Y. Liu et al., 2022; Zimmer & Perry, 2022）。这些条件会扰乱渗透调节和离子平衡，损伤细胞膜，削弱肌肉的缓冲能力，从而加速组织自溶和游离氨基酸的释放。

纤维直径是影响静电纺纳米纤维膜抗菌、抗氧化、阻隔和机械性能的关键结构参数。较细的纤维具有更大的比表面积，有助于抗菌剂更紧密地接触微生物，并促进抗氧化剂的快速释放，从而抑制脂质氧化。均匀的无颗粒纤维堆叠还能形成曲折的通道，阻碍细菌渗透和气体扩散（Qin et al., 2024; Zhu et al., ...）

在高湿度环境下，静电纺薄膜的性能受链间氢键与聚合物-水氢键竞争的影响显著。当聚合物-水相互作用占主导时，水分子会渗透到聚合物网络中，形成含有结合水和自由水的亲水界面；而强链间氢键则限制水分吸收，产生更多疏水界面（Hmtshirazi et al., 2022; Min et al., 2022a）。

变质微生物的快速增殖是导致海鲜腥味、组胺积累和食品安全风险的主要原因（Gram & Dalgaard, 2002; Nevado et al., 2023; Yi & Xie, 2022）。水产品中常见的微生物见表2。静电纺纳米纤维膜凭借其高比表面积和互连的多孔结构，能够高效负载和控制天然生物活性化合物的释放，从而持续抑制...

基于机制的比色传感已成为海鲜保鲜的重要策略。这些传感器依靠pH响应或代谢物靶向识别元件来捕获变质标志物，并将其转化为可见的颜色变化（Shao et al., 2024; D. Y. Yu et al., 2024）。静电纺技术为固定这类指示剂提供了理想平台，因为它能制备具有高表面积、高孔隙率和灵活功能化的纳米纤维膜。

鉴于鱼肉中致腐细菌的致密结构、活跃的内源性酶和旺盛的新陈代谢，静电纺纤维膜的设计需要突破被动屏障思维，走向兼顾持续释放和干预的集成路径。同轴纺丝制成的核壳结构可将酚类和其他抗菌抗氧化剂嵌入纤维核心，通过屏障调控实现长期释放...

将静电纺纳米纤维与比色传感结合，为海鲜保鲜提供了便捷可行的方法。与传统依赖采样和仪器分析的方法不同，静电纺比色薄膜可通过其高比表面积、多孔结构和可调表面化学性质，直接将变质标志物转化为可见的颜色变化，使非专业人士无需专业设备即可现场评估海鲜质量。

静电纺技术凭借其可控的纳米纤维结构、高比表面积和温和的加工条件，为海鲜保鲜提供了变革性平台，实现了从被动屏障保护向主动保鲜和智能监测的转变。通过将抗菌剂、抗氧化剂和pH响应指示剂整合到纳米纤维网络中，静电纺包装能够同时抑制微生物生长，延缓脂质和蛋白质的氧化...

宋亚婷：撰写——原始草案、方法学研究。< />撰写——审稿与编辑、项目管理。< />撰写——审稿与编辑、数据分析。< />撰写——审稿与编辑、原始草案撰写。< />撰写——审稿与编辑、监督、资金获取。< />撰写——原始草案撰写。< />撰写——原始草案撰写、实验设计。< />撰写——原始草案撰写、数据整理。

Duan et al., 2023; Huang et al., 2024; Huang et al., 2024; Jiang et al., 2026; Li et al., 2026; Liu et al., 2024; Lu et al., 2026; Song et al., 2024; Wang et al., 2025; Wang et al., 2025; ...

由于本研究未产生或分析新数据，因此不适用数据共享条款。

作者声明不存在利益冲突。

本研究得到了宁夏壮族自治区重点研发项目（2024BEH04116）、宁夏自然科学基金（2025AAC030219）、银川市科技计划项目（2025NY13）、固原市科技计划项目（2024BGTYF01-14）以及银川市返归中国创业者创业项目的支持。

? 作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

作者：刘魁然 | 冯玉琴 | 刘学峰 | 唐英华 | 穆文华 | 宋亚婷 | 段玉清 | 刘贵山学院：宁夏大学食品科学与工程学院，中国银川 750021