当下，利用静电纺丝技术开发新型食品包装是一个热门研究方向，其涉及到的纺丝材料主要以合成聚合物为主（PCL、PLA、PVA等），它们的降解速率较慢，对环境存在一定影响，不利于当下绿色可持续发展的理念。相比之下，许多天然产物（如明胶、玉米醇溶蛋白、壳聚糖等）具有较快的生物降解速率以及环境友好性，甚至它们自身还具有一定的功能特性，可应用于新型食品包装的开发。然而，在实际应用中，制备具有良好的水稳定性、抗拉伸性、和抗菌抗氧化性，能够适应实际食品包装环境的膜材料是一项巨大的挑战。

近日，吉林大学李永新教授和黄卉教授团队在期刊《Food Packaging and Shelf Life》上，发表了最新研究成果“Schiff base crosslinking based dialdehyde-chitosan/gelatin/tea polyphenol electrospun nanofibrous membranes with excellent antibacterial and antioxidant activity for food packaging”。研究者通过多糖改性、静电纺丝工艺、席夫碱交联及热交联技术，制备出具有优异水稳定性、抗菌性、抗氧化性的双醛壳聚糖（DCS）/明胶（GEL）/茶多酚（TP）纳米纤维膜（DCS/GEL/TP-M）。

图1：DCS/GEL/TP-M纳米纤维膜的制造和形态。

扫描电镜图像和相应的膜直径分布，各组均呈现光滑、连续、无珠状的纤维形态。表明DCS、GEL和TP具有良好的相容性。根据尺寸分析，发现膜的纤维直径在200-400 nm范围内。当TP含量从5%增加到20%时，纤维平均直径从325 nm逐渐减小到220 nm。同时通过红外光谱、XRD等表征手段进一步证明了壳聚糖成功氧化为二醛壳聚糖，以及膜上茶多酚的负载，并测试了膜中茶多酚在体外的释放过程，对释放结果进行拟合得出，膜中茶多酚在体外释放的行为属于Fickian扩散。膜DCS/GEL/TP-M的热稳定性，水稳定性，机械强度等性能也进行了测试，发现，席夫碱交联和热交联过程一定程度上提升了材料的性能，尤其是水稳定性。热交联前，膜遇水塌陷，膜在热交联后，膜的失重率最低可达17.25±2.51（%）。

图2：DCS/GEL/TP-M的扫描电子显微镜图像及直径分布：（A,a）MDGT5；（B,b）MDGT10；（C,c）MDGT15；（D,d）MDGT20。

图3：DCS/GEL/TP-M的表征：（A，B）红外光谱；（C）XRD；（D）热重曲线；（E）机械强度；（F）释放性能。

图4: (A)不同膜处理后金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的生长情况；(B)不同膜对金黄色葡萄球菌的抑制率；(C)不同膜对大肠杆菌的抑制率；(D)不同膜对DPPH自由基的清除能力。

图4反映了制备的膜具有良好的抗菌性和抗氧化性。TP的掺入增强了膜的抗菌能力，且随着膜中TP含量的增加，抗菌效果更加显著。膜MDGT20对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率分别为91.08%和89.31%。这是由于TP作为一种优秀的抗菌物质，能够与细菌的细胞膜结合，改变其通透性，使细菌内部的物质泄漏，导致细菌死亡。同样的，TP的掺入也大幅提升了膜的抗氧化能力（图4D）。未掺入时，膜MDGT0对DPPH自由基的清除率仅为23.67±3.66%。在添加5%的TP后，对DPPH自由基的清除率达到68.07±2.47%，膜的抗氧化性能得到了极大的提高。并且在一定范围内，膜中TP掺入量与膜的抗氧化性能呈正相关。膜MDGT20对DPPH自由基的清除率最高，为85.42±2.61%。总的来说，膜具有良好的抗菌和抗氧化性，能在保鲜期间，一定程度上抑制微生物的活动和减缓食品自身氧化过程。

图5：(A)草莓用不同的膜包裹，在25℃保存7天的实际情况；(B)草莓的失重率变化；(C)草莓的硬度变化；(D) 草莓果实对DPPH自由基的清除率；(E) 草莓果实总酚含量的变化(F) 草莓果实中过氧化氢酶活性的变化(G) 草莓果实中丙二醛含量的变化。

此外，将制备的膜对草莓进行实际包装测试，测试结果如图5所示。可以发现，试验组草莓（用膜DCS/GEL/TP-M包被的草莓）的新鲜度均高于对照组和PE组（图5A）。从测试指标上来看，试验组草莓的失重率和硬度变化均小于对照组和PE组。试验组草莓的总酚含量（TPC）、过氧化氢酶活性（CAT）、对DPPH自由基的清除率相对于对照组和PE组草莓维持较高水平。同时试验组草莓的丙二醛含量相对较低，这表明试验组草莓的过氧化程度较低。这表明膜DCS/GEL/TP-M能有效的延缓草莓的氧化。根据第1天和第7天各组草莓的菌落总数来看。试验组草莓的菌落总数少于对照组和PE组，MDGT20组草莓的菌落总数最少。说明制备的膜DCS/GEL/TP-M能在一定程度上有效抑制果实中细菌的生长。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2025.101568

人物简介：

李永新，吉林大学新能源与环境学院环境科学系，教授/博士生导师，吉林省高层次人才D类（省拔尖人才），吉林大学唐敖庆英才教授。主要从事具有应用潜力的环境功能材料（如静电纺纤维膜、纳米酶/纳米催化剂、发光材料等），进而开发多种环境中典型污染物（如农药抗生素、有机酚类、重金属等）的智能传感分析技术及高效去除方法等研究。目前在Adv. Mater.,Chem. Eng. J.,J. Hazard. Mater., Biosens. Bioelectron.等杂志，以第一作者或通讯联系人，发表学术论文 50 多篇（含中科院一区 TOP 论文 30 余篇，ESI 高被引论文 3 篇）。获得授权国家发明专利 5 项。主持国家自然科学基金-面上项目、吉林省发改委、省科技厅等科研项目。

黄卉教授，吉林大学食品科学与工程学院，教授/博士生导师，吉林省省域拔尖人才（D类），吉林大学首批唐敖庆青年学者。设计制备了纳米酶、荧光探针等多种传感材料，并融合了传感阵列技术、机器学习算法、智能手机APP数据采集和分析功能等，构建了果蔬农药残留、茶叶类别、食品腐败程度等的灵敏/智能分析新技术。在Food Chemistry，Journal of Agricultural and Food Chemistry，Biosensors and Bioelectronics等中科院一区TOP期刊发表学术论文30余篇，含ESI高被引论文2篇。主持国家自然科学基金-面上项目/青年项目、中国博士后基金-特别资助/面上项目、吉林省科技发展计划-重点技术攻关项目/国际合作项目/创新人才培育计划等。