随着科技进步和社会发展，食品安全已成为一个不容忽视的问题，尤其是对于肉及肉制品。鸡肉营养丰富、水分活度较高，在加工、运输和贮藏过程中容易受到微生物感染，导致品质迅速下降，进而影响其商业价值。因此，制备具有控制释放功能的抗菌包装材料是十分有必要的。

近日，华南理工大学余以刚教授&新加坡国立大学李丹教授&新加坡科技局李旭教授团队在期刊《Food Hydrocolloids》上，发表了最新研究成果“Humidity-responsive antimicrobial properties of EVOH nanofibers loaded with cuminaldehyde/HβCD inclusion complexes and its application in chicken preservation”。研究者首先合成了枯茗醛（CUM）与羟丙基β-环糊精（HβCD）包合物（CUM/HβCD-IC），然后通过同轴静电纺丝法制备了具有核-壳结构的CUM/HβCD-IC/乙烯-乙烯醇共聚物电纺丝纤维（CUM/HβCD-IC-EVOH-NF，CHIE-NF）。CUM在HβCD中的包合率和负载率分别为78.00%和8.51%。通过湿度响应实现了CUM的释放，且CUM热稳定性得到极大提高。与未加CUM/HβCD-IC的对照组（EVOH-NF）相比，CHIE-NF表现出良好的机械强度和对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌能力，可有效抑制鸡肉中微生物生长，延长贮藏期。

图1：包合物及同轴静电纺丝的制备过程。

从图2A可以观察到，CUM有一个较强的尖锐的衍射峰。HβCD和CUM/HβCD-IC均没有特征衍射峰，说明CUM包埋于HβCD中。图2B和C显示， -CHO的伸缩振动强度减弱，说明在HβCD的疏水空腔中可能包含了CUM的芳香环和醛基。此外，HβCD在1641 cm-1处的结晶水减少，这表明HβCD空腔中的水分子被CUM取代。如图2D所示，CUM的蒸发起始温度从自由态的50℃增加到CUM/HβCD-IC的130℃。综合证明了CUM与HβCD包合物的形成。

图2：XRD (A)、FT-IR (B)、Raman (C)和TG (D)分析。

从图3可以看出，CUM/HβCD-IC的加入改变了EVOH溶液的性质，增强聚合物链的缠结程度，从而提高溶液的粘度，增加纳米纤维的直径。TEM显微图证明了核-壳结构的成功制备。

图3：EVOH-NF (A)、CHIE-NF (B)的FESEM图像和EVOH-NF (C)、CHIE-NF (D)的TEM显微结构表征。

如图4A所示，98% RH下的CHIE-NF比33% RH释放更多的游离CUM。这可能是因为EVOH的链迁移速率随着RH的升高而增强，最终增加CUM的扩散能力。与EVOH- NF相比，CHIE-NF中EVOH的分解温度从350℃降低到320℃（4B）。图4C显示，CUM/HβCD-IC与EVOH之间的相互作用导致拉伸强度（TS）增加，并且CUM/HβCD-IC均匀地分散在EVOH基体中，增强了结构的刚性。然而，将CUM/HβCD-IC插入到大分子链中阻碍了聚合物链的拉伸，导致断裂伸长率（EB）略有降低，从而影响了纤维膜的柔韧性。

图4：33% RH和98% RH下CUM释放率（A）、纤维膜热重曲线（B）和纤维膜的力学性能（C）。

从图5可以看出，含有CUM/HβCD-IC的纤维膜具有良好的抗菌性能，说明纤维膜中的游离CUM可以从HβCD的空腔中释放出来，发挥抗菌作用。

图5：对照、EVOH-NF和CHIE-NF对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌性能。

在鸡肉保鲜应用中，CHIE-NF显著减缓了碎肉中活菌总数、肠杆菌科细菌和乳酸菌（图6）、总挥发性碱性氮（TVB-N）含量以及pH值（图7）的增加，有效延长贮藏期3d。

图6：碎鸡肉中活菌总数（A）、肠杆菌科细菌（B）和乳酸菌（C）的变化。

图7：碎鸡肉中TVB-N（A）和pH（B）值的变化。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0268005X24000237