《International Journal of Biological Macromolecules》：Electrostatically self-assembled ternary nanoparticles loaded with sesamol reinforce gelatin/chitosan films with enhanced physicochemical properties for fresh-cut apple and banana preservation
编辑推荐：
•阐明芝麻酚与乳清蛋白分离物（WPI）之间的相互作用，构建稳定的WPI/芝麻酚/果胶纳米粒子。•WSP@NPs通过pH驱动的静电自组装技术开发而成。•纳米粒子与GC基体之间形成氢键和静电相互作用•WSP@NPs改善了GC膜的理化性质和释放性能。纳米复合膜有效延长了鲜切苹果和香
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阐明芝麻酚与乳清蛋白分离物（WPI）之间的相互作用，构建稳定的WPI/芝麻酚/果胶纳米粒子。
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WSP@NPs通过pH驱动的静电自组装技术开发而成。
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纳米粒子与GC基体之间形成氢键和静电相互作用
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WSP@NPs改善了GC膜的理化性质和释放性能。纳米复合膜有效延长了鲜切苹果和香蕉的保质期。
引言
水果褐变是水果和蔬菜在加工和储存过程中最常见的品质劣变现象之一。其主要特征是果皮或果肉逐渐变暗或变褐，显著降低了产品的外观吸引力及感官接受度。此外，褐变还会导致营养损失和风味劣化，从而降低产品的商业价值和消费者偏好[1]。传统包装材料虽然提供物理屏障，但在防止水果褐变方面效果有限。因此，活性可降解包装材料日益受到关注。明胶是一种来源丰富、成本较低的生物高分子，广泛用于可食膜[2]。明胶基膜在包装新鲜农产品和轻度加工食品方面显示出潜在优势[3]。尽管具有这些潜力，但其实际应用受到机械强度低、水敏感性高以及在潮湿条件下不稳定等问题的限制[4]。
明胶是从胶原蛋白水解中获得的天然蛋白质，由于其优异的成膜性、可生物降解性和生物相容性，被广泛用于可食膜。然而，明胶膜通常表现出较差的耐水性和有限的机械稳定性，限制了其在食品包装中的应用。天然多糖已被报道能够增强明胶膜的理化性质。Wei等人[5]报道了一种更致密的明胶/κ-卡拉胶膜，观察到明显降低的水溶性。较低的溶解度意味着更好的耐水性，使这些膜更适合用于食品包装。壳聚糖是一种从甲壳类动物外壳中提取的阳离子多糖，因其生物相容性、可生物降解性及官能团而得到广泛应用[6]。在酸性条件下，壳聚糖易于溶解，可制成膜。壳聚糖通过氢键相互作用与明胶建立稳固的网络结构[7]。通过这些相互作用，壳聚糖可作为明胶基膜中有效的交联组分。通过这种复合策略，可以获得更好的强度和耐水性。
虽然提高膜的强度很重要，但通常还需要添加功能组分以维持食品品质。芝麻酚是一种来源于芝麻的天然亲脂性木脂素，具有苯环和酚羟基结构[8]。它具有强抗氧化活性，可防止脂质氧化。然而，由于其稳定性差，其应用受到限制。芝麻酚在氧气、光照和温度波动等环境因素下容易降解，导致其在食品体系中的功能性活性降低。纳米级递送系统可有效增强天然活性物质的稳定性和生物利用度[9]。乳清蛋白分离物（WPI）是一种来源于牛奶乳清的天然蛋白质，富含氨基酸残基和官能团，如羟基、氨基、羧基和巯基，为与多酚化合物的相互作用提供多个结合位点。通过氢键、疏水作用和静电相互作用等非共价相互作用，WPI可与多酚形成稳定复合物，从而提高其水分散性、包封效率以及对氧化和降解等环境胁迫的保护作用[10]。研究人员发现，将玉米醇溶蛋白/槲皮素纳米粒子掺入明胶膜中，可提高机械强度和抗氧化能力，有效使草莓保鲜八天[11]。尽管有这些进展，关于负载芝麻酚的纳米载体研究仍然有限。果胶是一种天然植物来源的多糖，主要从柑橘皮中提取，因其优异的生物相容性、可生物降解性和凝胶特性而在食品体系中广泛应用。果胶中丰富的羧基使其在酸性条件下能够与带正电荷的蛋白质发生静电相互作用。因此，WPI与果胶之间的静电复合作用为构建稳定的三元纳米粒子提供了一种有效策略[12]。
在本工作中，开发了一种静电组装的WPI-果胶-芝麻酚纳米粒子体系，作为明胶/壳聚糖膜的功能增强剂，而非简单地组合传统成膜高分子。这一策略为同时提高可降解食品包装材料的结构完整性、抗氧化能力和应用潜力提供了一种有效途径。随后，将纳米粒子嵌入壳聚糖/明胶复合基体中，开发具有增强机械性能、改善气体阻隔性能以及显著提高生物活性的可降解膜。此外，还对不同水果进行了保鲜测试，以评估薄膜在储存过程中维持食品品质的实际应用效果。
章节摘要
材料与试剂
乳清蛋白分离物（蛋白质纯度≥90%）购自恒天然集团（新西兰奥克兰）。果胶和明胶（PC，柑橘来源，酯化度66–69%，布洛值≈250）购自阿拉丁试剂有限公司（中国上海）。壳聚糖（脱乙酰度≥95%，黏度：100–200 mPa·s）和芝麻酚（纯度≥98%）购自麦克林生物化学有限公司（中国上海）。苹果（苹果属红富士）和香蕉（芭蕉属）购自山西
紫外-可见光谱
图1a展示了含有不同芝麻酚浓度（0–176.6 μM）的乳清蛋白分离物溶液（0.5 mg/mL）的紫外光谱。所有样品均在约280 nm处显示特征吸收峰，对应芳香族氨基酸残基[21]。随着芝麻酚浓度增加，吸光度强度增大，最大峰从283 nm红移至292 nm，表明与WPI存在相互作用。增色效应和红移表明蛋白质
结论
成功制备了负载芝麻酚的WPI/果胶纳米粒子（WSP@NPs）并将其掺入明胶/壳聚糖膜中。所得膜表现出增强的机械性能、阻隔性能、热性能、紫外屏蔽性能及抗氧化能力，并有效延缓了鲜切苹果和香蕉的品质劣变。其缓释特性和可生物降解性凸显了其在可持续食品包装中的潜力。然而，仍需进一步研究以全面评估
CRediT作者贡献声明
王贺生：撰写—审阅与编辑，撰写—原稿，软件，项目管理，方法学，正式分析，数据管理，概念构思。杨雅倩：撰写—审阅与编辑，项目管理，方法学，调查研究。贾思龙：调查研究，正式分析。童金昌：方法学，正式分析。婧子瑜：监督指导。崔雅璇：监督指导。吕熙：监督指导。姬保国：可视化。张少英：撰写—审阅与编辑，监督指导，
致谢
本研究得到山西省自然科学基金项目资助，批准号：20210302123329和202203021211254。
王贺生|杨雅倩|贾思龙|童金昌|婧子瑜|崔雅璇|吕熙|姬保国|张少英|于友伟
