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编辑：缪伊雯/ 主编：张大川、蒋羽鸽/ 学术顾问：寇兴然
青岛农业大学谭玉龙课题组：利用赖氨酸改性的海藻酸负载姜黄素智能膜监测虾类新鲜度
Food Packaging and Shelf Life
●在《Food Packaging and Shelf Life》杂志中，青岛农业大学的研究团队发表了题为《Development of a novel curcumin loaded lysine modified alginate intelligent film reinforced by lignosulfonic acid with high color stability for monitoring shrimp freshness》的研究。
该研究旨在开发一种新型智能包装膜，通过通过使用赖氨酸修饰、添加姜黄素（C）和掺入木质素磺酸（LA）纳米颗粒对海藻酸盐（SA）进行了修饰，开发了一种新型智能纳米复合薄膜，增强膜的机械性能、紫外线阻隔性能和pH响应性，从而有效监测虾类产品的新鲜度。第一作者为杨曼丽、寇新华，通讯作者为谭玉龙教授，他们的工作为食品包装行业提供了一种创新的解决方案。
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成果介绍
本研究成功开发出一种新型的海藻酸基智能复合膜，首先通过化学方法将赖氨酸引入海藻酸中，形成改性的海藻酸（SA-Ly）。赖氨酸不仅作为多功能交联剂增强了膜的机械性能，还因其含有的氨基和羧基，与海藻酸分子链中的羧基通过EDC/NHS活化反应形成酰胺键，从而提升了膜的整体结构稳定性和机械强度。此外，研究团队还引入了木质素磺酸钠（LA）纳米粒子，这种由纸浆和造纸业副产品衍生的生物聚合物增强了膜的紫外阻挡性能。在此基础上，研究团队通过加入姜黄素，赋予膜出色的抗氧化、抗菌特性及pH响应性，使其能在不同pH环境下通过颜色变化直观显示虾类的新鲜程度。
通过对海藻酸钠（SA）和赖氨酸改性海藻酸钠（SA-Ly）进行 1HNMR 测试，得到了相关图谱（图 A 和图 B）。从图 A 中可以清晰地观察到纯海藻酸钠的特征信号，其中 3.64ppm、3.92ppm 和 4.21ppm 处的峰分别对应于海藻酸钠骨架中的 H - 3、H - 2 和 H - 5。而在赖氨酸改性后的海藻酸钠（SA-Ly）图谱（图 B）中，出现了两个新的峰，分别位于 2.24ppm 和 4.86ppm 处。这两个新峰对应于赖氨酸中亚甲基基团上的质子，有力地证明了赖氨酸成功地与海藻酸钠发生了反应。此外，在 8.72ppm 处出现的峰归因于酰胺键的质子，这进一步确认了改性过程中酰胺键的形成，从而证实了赖氨酸对海藻酸钠的成功修饰。
实验结果显示，该膜的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了8.3%和1685.76%，显示出优异的机械性能和颜色稳定性。
使用DPPH和ABTS测定法测量SA-L-C薄膜的抗氧化能力，不含姜黄素的SA-L3薄膜的DPPH和ABTS清除率分别仅为3.1%和5.3%。SA-L-0.07薄膜表现出最高的DPPH（73.2%）和ABTS（99.8%）自由基清除活性，表明姜黄素赋予了薄膜优越的抗氧化能力（图3）。为了确定SA-L-C薄膜的抗菌效果，对大肠杆菌和李斯特菌进行了抗菌性能测试，姜黄素含量对SA-L-C薄膜的抗菌活性有显著影响（p < 0.05）。
作为天然着色剂，姜黄素薄膜的颜色稳定性会受到温度、光和水存在等多种因素的影响。SA-L-C智能薄膜表现出优异的色彩稳定性，使其适用于鲜虾或其他海产品的指示剂包装。由于SA-L-C膜具有优良的理化特性和功能特性，因此将其引入对虾新鲜度的监测中。随着虾新鲜度的下降，由于包装膜中TVB-N的积累，SA-L-C膜逐渐由黄色变为浅棕色。TVB-N是微生物引起的蛋白质分解的副产物，包括三甲胺、2-辛醇和苯酚，它们是虾鲜度的主要指标。
此外，通过实验验证，该智能膜能够准确反映虾类产品在储存过程中的新鲜度变化，为食品安全监控提供了一种有效工具。
● 创新性/应用前景
该研究的创新之处在于利用赖氨酸改性海藻酸钠，增强海藻酸钠的机械性能，加入木质素磺酸钠纳米粒子增强海藻酸基膜的机械性和紫外阻挡性能，同时，引入姜黄素增加了膜的抗氧化和抗菌性能，及其在食品包装中的智能响应能力，有效监测食品新鲜度。这种新型智能膜的开发不仅推动了生物基材料在食品包装领域的应用，也为保障食品质量和安全提供了新的技术路径。展望未来，这种智能膜有望在全球食品包装市场中发挥重要作用，特别是在保鲜和质量监控方面显示出巨大的潜力。
参考文献
DOI: 10.1016/j.fpsl.2024.101278
专家/团队介绍
谭玉龙，医学博士，教授，山东省杰青，泰山学者青年专家，欧洲华人十大科技领军人才，长期从事食品安全与食源性致病菌的防控工作。曾先后就职于比利时荷语鲁汶大学、维也纳医科大学、维也纳自然资源与生命科学大学等高校，2021年入职青岛农业大学特种食品研究院。相关研究成果以第一作者或唯一通讯作者发表在ACSAppl.Mater Interfaces(封面文章)、Carbohydr. Polym.、Int.J.Biol.Macromol.、LWT等TOP期刊，以第一发明人授权国家发明专利2项、国际(美国)发明专利1项。先后担任奥中科技交流协会(奥地利唯一官方华人科技协会)秘书长及奥中科协生物医药分会副会长。在第三届、第四届International Conferenceon Biofilms(Asia-Pacific Biofilms)(世界三大生物被膜大会之一)担任联合发起人及分会场主席并做大会特邀报告。在中国食品科学技术学会与中国微生物学会学术年会上分别做生物被膜相关主题的大会主旨报告。
寇新华，青岛农业大学食品科学与工程学院2022级研究生。
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