随着消费者对食品质量、安全性和新鲜度要求的日益提高，传统食品包装已难以满足需求。活性食品包装应运而生，它通过添加抗菌剂、抗氧化剂等活性因子，显著延长食品保质期并提升安全性。在众多制备技术中，静电纺丝技术脱颖而出，成为制备活性食品包装的热门选择。该技术可在高压静电场下将聚合物溶液制成纳米纤维膜，无需高温高压，能有效保留活性因子的活性。电纺纳米纤维膜具有超大比表面积和高孔隙率，可与食品表面充分接触，增强保鲜效果。然而，现有电纺膜多用合成聚合物制备，难以降解且不环保。因此，开发基于天然多糖的环保电纺膜成为研究热点。

本研究采用静电纺丝技术，以天然普鲁兰多糖为原料，经氧化改性制成二醛普鲁兰多糖（DPul），再通过席夫碱交联反应将溶菌酶接枝到DPul纳米纤维膜上，成功制备出二醛普鲁兰多糖-溶菌酶纳米纤维膜（DPul-LZ-M）。这种膜不仅具有高孔隙率和大比表面积，还通过化学改性显著提升了抗菌性能和物理化学稳定性。实验表明，DPul-LZ-M膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别高达95.69%和95.46%，该膜在蓝莓保鲜中的实际应用测试中表现出优异的保鲜效果，能够显著延缓果实的水分流失、硬度下降和微生物滋生，为食品包装领域提供了一种兼具环保性与功能性的新型材料。

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1. 制备过程

先将普鲁兰多糖氧化为双醛普鲁兰多糖（DPul），再将其制成静电纺纳米纤维膜（DPul - M），接着利用席夫碱反应使 DPul - M 上的醛基与溶菌酶的氨基反应形成亚胺键（C=N），从而将溶菌酶交联到膜上，得到双醛普鲁兰多糖 - 溶菌酶纳米纤维膜（DPul - LZ - M）。在制备 DPul 时，通过控制高碘酸钠溶液的浓度（10、20、30 和 40mg/mL），得到不同氧化程度的 DPul，进而制备出不同的纳米纤维膜（如 DPulA - M、DPulB - M 等）（见图一）。

2. 抗菌性能突出

这种新型纳米纤维膜展现出卓越的抗菌活性。以对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌测试为例，DPul - LZ - M 表现出强大的抗菌能力（见图 2）。其中，氧化程度最高的膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率分别达到 95.69% 和 95.46%，而氧化程度最低的膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率分别为 82.6% 和 69.67%。这表明随着普鲁兰多糖氧化程度增加，醛基含量增多，结合的溶菌酶更多，抗菌活性增强。

3. 保鲜效果优异

能够在室温（25°C）下有效保持蓝莓的品质，并延长其保质期。在蓝莓保鲜实验中（见图 3），与对照组（CK）和未交联的 DPulD - M 包裹的蓝莓相比，用 DPulD - LZ - M 包裹的蓝莓在 8 天储存期内，表皮皱纹明显更少、更饱满；失重率最低，仅为 31.77%，而 CK 组和 DPulD - M 组分别为 47.32% 和 40.81%；pH 值变化最小；硬度下降最慢。这些结果表明 DPulD - LZ - M 能有效防止蓝莓水分流失，减缓营养降解，减少组织软化，保持蓝莓的新鲜度。

 

4. 结构性能提升

通过席夫碱交联反应，膜的结构得到了显著提升。红外光谱分析表明，席夫碱交联反应成功将溶菌酶接枝到膜上，形成了稳定的化学键。扫描电子显微镜（SEM）图像显示，交联后纤维直径有所增加，这是由于溶菌酶固定在纤维表面所致（见图4）。交联反应增强了膜的三维网络结构，提高了膜的机械强度和水稳定性。

 

5. 其他性能改善

交联赋予了纳米纤维膜良好的水稳定性和表面疏水性。未交联的纳米纤维膜亲水性高、水接触角低，而交联后水接触角显著变化，最高可达 108°（见图 5）。同时，交联膜的水稳定性明显提高，如 DPulA - LZ - M 在 10min 内的失重率从 100% 降至 12.98%，DPulD - LZ - M 在 30min 内的失重率为 55.43%，表现出较好的水稳定性。

交联还改善了膜的热稳定性和机械性能。热重分析表明，交联纳米纤维膜的失重率均低于相应的未交联纳米纤维膜，且随着普鲁兰多糖氧化程度增加，纳米纤维膜的热降解温度有所提高。在机械性能方面，交联后膜的拉伸强度提高，增加了1.53MP - 1.81MP，不过断裂伸长率呈下降趋势。

 

文章来源：https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.106348