IF:8.5|南京农业大学黄明教授:基于普鲁兰多糖 / 壳聚糖、负载咖啡酸基碳点的抗氧化抗菌薄膜

食品安全与食品保鲜是全球关注的重点问题，其中肉制品在加工、冷链运输与零售贮藏过程中极易因微生物大量繁殖与氧化降解发生品质劣变，这两类变质途径造成的损失占肉制品生产总损耗的 40%，严重威胁公共健康并造成巨大经济损失。传统石油基包装仅能提供被动防护，无法同时抑制微生物生长与氧化变质，且其难降解特性会引发环境污染与微塑料迁移风险，推动行业向绿色、可降解、具备主动保鲜功能的生物基包装材料转型。

生物基多糖材料因可再生、生物相容、可完全降解等优势，成为替代合成包装的理想选择。普鲁兰多糖成膜性好、机械性能与透明度优异，但亲水性强、阻湿性差；壳聚糖自身具备一定抗氧化与抗菌活性，与普鲁兰共混可通过分子间氢键提升复合膜结构稳定性。然而普鲁兰 / 壳聚糖复合膜仍存在亲水性强、保鲜性能不足的问题，难以满足生鲜肉同步抑制微生物与氧化变质的保鲜需求，亟需引入功能性纳米填料进行改性强化。

碳点具有尺寸小、稳定性高、生物相容性好、可由天然生物质制备等特点，契合食品包装绿色可持续要求。常规碳点多以葡萄糖、柠檬酸为碳源，缺乏本征生物活性，需二次改性才能实现功能化，且与聚合物基体界面相容性较差。咖啡酸作为天然酚酸，具备优异抗氧化与抗菌活性，以其为碳源制备的咖啡酸碳点（CA-CDs），可在碳化过程中保留大量酚羟基，无需额外修饰即具备强生物活性，同时能解决纯咖啡酸易氧化、稳定性差的缺陷；其芳香结构还可与普鲁兰 / 壳聚糖形成氢键与 π-π 堆叠作用，改善多糖膜的亲水性缺陷并增强紫外屏蔽能力。

基于此，本研究将咖啡酸碳点引入普鲁兰 / 壳聚糖基体，构建兼具抗氧化、抗菌、高阻隔与紫外屏蔽性能的多功能活性包装膜，旨在开发可有效延长生鲜肉货架期的绿色生物基包装材料，为肉制品保鲜提供新的技术方案。

CA-CDs 复合膜的结构与理化性能

咖啡酸碳点（CA-CDs）可成功复合至普鲁兰 / 壳聚糖（Pul/CS）基体中形成均匀复合膜，随 CA-CDs 添加量提升，复合膜的紫外屏蔽能力、机械柔韧性、水蒸气阻隔性与表面疏水性显著增强，最高添加量组（Pul/CS/CA-CDs₃）实现近乎完全紫外阻隔，同时膜结构更致密，亲水特性得到有效改善。

CA-CDs 复合膜的生物活性

CA-CDs 赋予复合膜浓度依赖的抗氧化与广谱抗菌活性，最高添加量组对 ABTS、DPPH 自由基清除率分别达 92.65%、90.53%，对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径较纯 Pul/CS 膜显著提升，且 CA-CDs 与壳聚糖产生协同抑菌作用，对革兰氏阳性菌作用效果更突出。

CA-CDs 复合膜的生物安全性

CA-CDs 与 Pul/CS/CA-CDs 复合膜均具备良好生物相容性，在实验浓度范围内对 Caco-2 细胞无明显毒性，细胞存活率始终保持在较高水平，符合食品接触包装材料的安全应用要求。

CA-CDs 复合膜对鸡胸肉的保鲜效果

Pul/CS/CA-CDs₃膜可显著延长 4℃贮藏鸡胸肉的货架期，有效抑制微生物增殖，降低总活菌数，同时减缓 TVB-N、TBARS 升高与蛋白羰基化，稳定 pH 值，12 天贮藏期内显著延缓鸡胸肉腐败变质，保鲜效果显著优于空白组、纯普鲁兰膜与纯普鲁兰 / 壳聚糖膜。

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