《Molecules》：Biodegradable Protein Films Derived from Pea-Processing By-Products: Matrix Compositions, Properties, and Potential in Active Food Packaging
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石油基包装材料的大量使用因其生物降解性差并加剧塑料污染而引发了重大的环境关切。因此，越来越多的关注转向源自可再生资源的可持续包装系统。在这些替代方案中，从豌豆加工副产物中回收的蛋白质因其生物降解性、可再生性以及与循环生物经济原则的兼容性，已成为有前景的成膜材料
石油基包装材料的大量使用因其生物降解性差并加剧塑料污染而引发了重大的环境关切。因此，越来越多的关注转向源自可再生资源的可持续包装系统。在这些替代方案中，从豌豆加工副产物中回收的蛋白质因其生物降解性、可再生性以及与循环生物经济原则的兼容性，已成为有前景的成膜材料。本综述批判性地综合而非简单罗列了不同生物聚合物基质制备的豌豆蛋白基薄膜的发展，重点讨论了制备方法、成膜机制、理化和机械性能、阻隔性能以及抗菌/抗氧化功能性。针对文献中报道的相互矛盾或依赖于浓度的结果——例如，精油类型对拉伸强度的不同影响，或存在最适多酚负载阈值，超过该阈值机械和阻隔性能会恶化——提出了基于蛋白质-添加剂相互作用、交联密度和基质极性的机理解释并进行讨论。从所综述研究中提取的定量阻隔和机械数据在归一化基础上进行汇编和比较，并且鉴于本综述聚焦于活性食品包装，明确讨论了与豌豆蛋白基活性包装相关的监管、安全和放大障碍（欧盟食品接触材料合规性、迁移测试、致敏性和生命周期评估）。总体而言，豌豆蛋白基可降解薄膜代表了石油衍生包装材料的一种有前景且科学活跃的替代方案，但其向商业活性包装产品的转化将取决于解决湿敏性、建立标准化测试方案，以及生成目前缺乏的监管和技术经济证据基础。
1. Introduction（引言）部分指出食品包装对维持品质至关重要，但石油基塑料带来环境问题，因此可降解材料成为研究热点。豌豆加工副产物提供可回收蛋白质和生物活性化合物，支持循环生物经济。通过Scopus检索“pea protein films”显示近六年出版物数量显著增加。综述筛选了64项主要研究，强调豌豆蛋白薄膜常因机械强度和耐湿性差而受限，需与琼脂、壳聚糖、明胶等共混，并加入抗菌抗氧剂以用于活性包装。
2. Utilisation of Pea Waste and Protein Recovery（豌豆废料利用与蛋白质回收）：豌豆（Pisum sativum L.）种植广泛，加工副产物如荚壳、缺陷种子等含纤维素、半纤维素、淀粉和残留蛋白，可用于可降解包装。豌豆蛋白分离物（PPI）蛋白纯度约78–90%，主要由清蛋白、球蛋白、谷蛋白组成，其中豆球蛋白（11S）和豌豆球蛋白（7S）是主要储存蛋白。PPI具有较高的β-折叠含量、适中的热稳定性、良好持水持油性，等电点约pH 4–6。提取方法包括常规碱提酸沉法（工业标准）以及超声、酶、微波、发酵辅助提取、超滤和超临界流体提取等新兴绿色技术，不同方法在蛋白纯度、成本、环境影响上存在权衡。
3. Film Production Strategies and Its Limitations（薄膜生产策略及其局限性）：成膜机制涉及氢键、疏水相互作用、离子和偶极力、二硫键等分子间作用。碱性条件（pH 10–12）促进蛋白质展开和巯基/二硫键（SH/S–S）交换反应，增加交联密度。转谷氨酰胺酶（TGase）催化形成ε-(γ-谷氨酰)赖氨酸共价键，可增强网络强度和保水性，但过量交联会降低柔性。单一蛋白质基质各有优缺点，如明胶亲水、玉米醇溶蛋白脆性等，常采用复合基质策略。生产方法包括：溶剂浇铸（实验室常用，制备均匀薄膜但耗时）；挤出（工业连续生产，需精确控制温度、螺杆设计）；吹塑挤出（双向拉伸提高强度，豌豆蛋白可改善淀粉糊的吹塑稳定性）；静电纺丝（制备纳米纤维，需与普鲁兰、PEO或PVA共混以改善可纺性）；多层膜（通过层压或共挤集成不同功能层）。食品涂膜方法包括包裹、浸渍、喷涂、流化床和糖衣等，各有适用场景。
4. The Physicochemical and Functional Properties of Films（薄膜的理化和功能性能）：机械性能方面，增塑剂（甘油、山梨醇）降低拉伸强度而提高断裂伸长率。研究表明，乳清蛋白分离物（WPI）薄膜拉伸强度最高，黄豌豆蛋白分离物（YPI）薄膜断裂伸长率更优。精油类型影响显著：大蒜油对机械性能无明显影响，而肉桂油降低拉伸强度和断裂伸长率，这可能与精油主要成分的反应性和极性有关。多酚（如单宁酸、绿茶多酚、野樱莓多酚）在中低浓度下通过交联增强拉伸强度，但过量会导致性能下降，呈现两阶段机制。阻隔性能方面，水蒸气渗透性（WVP）受亲水性物质影响，精油疏水组分可降低WVP，单宁酸10%使WVP降低87.9%。氧气渗透性研究有限，塑化剂类型影响 microstructure。光学性能：精油和多酚通常降低透光率，提高紫外屏蔽能力，机制包括分子吸收和光散射。颜色分析显示添加剂使薄膜变暗、ΔE增加。结构分析借助SEM、FTIR、XRD、DSC等表征，证实添加剂改变薄膜形态和结晶度。
5. The Bioactive Functions of Films（薄膜的生物活性功能）：抗菌分析：未添加活性剂的豌豆蛋白薄膜对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等无抑制，添加精油后显著抑制，如牛至油对沙门氏菌抑菌圈23.00–27.80 mm，大蒜油对金黄色葡萄球菌最强，肉桂油对革兰氏阴性菌广谱。多酚类（单宁酸、绿茶多酚）抑制金黄色葡萄球菌优于大肠杆菌。抗氧化能力常用DPPH、ABTS、FRAP法测定，添加精油或多酚后活性提高，如绿茶多酚12%时DPPH清除率从20.90%升至58.37%。控制释放：释放行为通常用Fickian扩散模型描述，早期符合时间平方根关系，但受扩散系数、聚合物松弛、膨胀等影响，有限活性物含量会导致后期释放减缓。多数研究仅评估短期效果，需长期迁移研究。生物降解分析：土壤掩埋试验显示豌豆蛋白/鼠尾草籽胶/孜然精油薄膜60天降解率超90%，但组分影响降解速度。
6. Food Application of Pea Protein-Based Films（豌豆蛋白基薄膜的食品应用）：实际应用包括：木薯淀粉/豌豆蛋白薄膜用于大豆油和橄榄油包装，3个月内减少脂质氧化，豌豆蛋白提高尺寸稳定性和抗紫外性能；含大蒜、姜、肉桂精油的PPI薄膜用于鲑鱼保鲜，肉桂油抑菌更强；含牛至油的薄膜用于鸡肉冷藏，需氧菌总数降低33.28%，货架期延长约5天；含丁香酚沸石纳米粒子的豌豆淀粉/大豆蛋白薄膜用于草莓保鲜，霉变受抑制且失重从38%降至24%；含野樱莓多酚的豌豆蛋白-壳聚糖薄膜具有强抗氧化性；含绿茶多酚的薄膜用于牛肉冷藏，延迟微生物生长和蛋白质降解。
7. Discussion（讨论）：添加剂效果并非线性，存在最优浓度阈值。活性食品包装应用中，需将活性化合物与目标食品的腐败机制匹配，高湿食品适合抗菌精油，富脂食品适合多酚抗氧化剂。商业转化受制于经济性、供应链、监管合规（欧盟食品接触材料框架、迁移测试、致敏性）以及生命周期评估（LCA）和技术经济分析。
8. Conclusions（结论）：豌豆蛋白基可降解活性包装具有潜力，但需解决湿敏性、标准化测试方案长期释放和生物降解验证等问题，并需跨学科合作推动商业化。
