《Food Control》：Effects of dehulling and microwave treatments on physicochemical characteristics, hazardous compounds levels, and volatile substances in mechanically pressed aroma-enhanced sesame (
Sesamum indicum L.) oil production
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纳米载体包埋天然色素制备多功能κ-卡拉胶智能包装膜，通过自组装与反溶剂沉淀法制备NZCEC纳米颗粒复合膜，显著提升阻湿性（降低16.4%）、抗氧化性（提升44.9%）及氨/醋酸响应性，有效延缓金鱼腐败并实现新鲜度动态监测。
周明瑞|陈梦琪|艾友伟|侯文福|杨毅|王宏勋|韩亚红
湖北工业大学食品科学与工程学院，农产品加工与转化湖北省重点实验室，武汉，430023，湖北，中国
摘要
基于石油的包装材料引发了严重的环境和食品安全问题，这推动了从天然聚合物中开发可持续智能包装材料。在本研究中，制备了天然色素-玉米醇溶蛋白-硫酸软骨素-表没食子儿茶素没食子酸酯-ι-卡拉胶（NZCEC）纳米颗粒，并将其掺入κ-卡拉胶基薄膜中以增强其功能性。系统评估了NZCEC添加对薄膜物理化学稳定性、分子间相互作用、抗氧化活性以及对氨气和乙酸蒸气响应性的影响，同时研究了其在保鲜草鱼（Siniperca chuatsi）中的应用。扫描电子显微镜显示κ-卡拉胶与适量负载的NZCEC纳米颗粒之间具有良好的相容性。NZCEC的加入显著改善了薄膜的光学性能（不透明度从4.10增加到23.32 A mm?1），并降低了其水蒸气透过率（从8.23 × 10?9 g m?1 s?1 Pa?1降至6.93 × 10?9 g m?1 s?1 Pa?1）。此外，抗氧化活性显著提高（从1.75%提高到77.65%），同时对氨气和乙酸的响应性也明显增强。草鱼的储存试验表明，这种智能薄膜有效延缓了鱼类的变质。此外，薄膜在响应新鲜度时表现出明显的颜色变化，从而可以持续评估食品质量。这些结果表明，NZCEC纳米颗粒增强的κ-卡拉胶薄膜是一种具有优异稳定性、响应性和食品保鲜性能的智能包装材料。
引言
随着食品行业的快速发展，基于石油的塑料包装材料因其出色的气体和防潮性能以及易于加工而得到广泛使用。然而，它们的不可生物降解性导致了严重的环境问题，包括污染、能源消耗和微塑料的产生（Paul等人，2024年）。此外，塑料包装中潜在的有害物质迁移到食品中，以及传统包装无法监测食品新鲜度的问题日益引起关注（Bauer等人，2019年；Eze等人，2024年；Wang等人，2025年）。因此，开发更安全、更可持续和更具功能的包装材料已成为食品包装研究的重要方向。
近年来，源自天然聚合物的可食用包装材料因其可生物降解性、可再生性和良好的成膜能力而受到广泛关注。常用的天然聚合物包括壳聚糖、果胶、明胶和卡拉胶。其中，κ-卡拉胶是一种从红藻中提取的硫酸化多糖，因其丰富的资源、出色的成膜能力、透明度和机械强度而脱颖而出（Chen, Lan等人，2024年；Vijayakumar & Badwaik，2022年）。与其他天然生物聚合物相比，κ-卡拉胶具有更均匀的薄膜、更好的机械性能和热稳定性，使其成为食品包装应用的有希望的候选材料（Cheng等人，2022年）。
随着公众对食品安全和可持续性的认识不断提高，消费者越来越要求包装材料不仅能延长食品的保质期，还能实时监测食品的新鲜度（Guo等人，2024年）。为了实现这些双重功能，将具有抗菌、抗氧化和新鲜度指示特性的活性物质掺入复合薄膜中至关重要（Chopra等人，2017年；Wang等人，2023年）。在各种天然生物活性化合物中，姜黄素和花青素因其对环境pH变化的显著颜色变化而被认为是理想的新鲜度指示剂（Han等人，2023年；Zhou等人，2024年）。表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）是一种存在于绿茶中的主要多酚，具有强大的抗氧化和抗菌活性，可以有效与多糖相互作用，从而增强系统的稳定性和分散性（Chung等人，2016年；Li等人，2025年）。然而，由于姜黄素、花青素和EGCG的溶解度和化学稳定性不同，将这三种化合物共同封装在一个递送系统中仍然具有挑战性。
为了解决这个问题，纳米载体封装技术已被引入食品包装领域。先前的研究表明，纳米载体系统可以有效减少小分子的聚集和沉淀，同时延缓其化学降解，从而提高封装化合物的稳定性（Chen, Zhang, Qing等人，2020年；Han等人，2024年）。通过结合逐层自组装技术和反溶剂沉淀法，可以同时以受控方式封装和释放多种活性成分（Feng等人，2025年；Li等人，2024年；Zhang等人，2024年）。具体来说，使用玉米醇溶蛋白作为疏水载体来封装姜黄素和花青素，然后将其吸附到硫酸软骨素（CS）层上，并涂覆一层外层的ι-卡拉胶壳，以增强分散性和稳定性。这种策略能够形成结构稳定且功能增强的多层复合纳米颗粒。
因此，本研究旨在开发一种含有天然色素-玉米醇溶蛋白-硫酸软骨素-表没食子儿茶素没食子酸酯-ι-卡拉胶（NZCEC）纳米颗粒的智能κ-卡拉胶基包装薄膜。研究目的是探讨NZCEC纳米颗粒的添加如何改善薄膜的物理化学性能、抗氧化活性以及对氨气和乙酸的响应性，并评估其在保鲜草鱼（Siniperca chuatsi）中的有效性及其作为实时新鲜度指示剂的潜在应用。
材料
花青素和姜黄素（CAS编号：458-37-7，纯度95%）分别由湖北泽鑫生物技术有限公司（湖北，中国）和上海索拉比奥生物技术有限公司提供。ι-卡拉胶（Genuvisco类型×931-03（ιota），分子量：453–652 kDa，纯度98%）和κ-卡拉胶（Genuvisco类型×930-03（kappa），分子量：277 kDa，纯度98%）由CP Kelco（丹麦Lille Skensved）提供。表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）来自成都华高生物技术有限公司（四川）。
颗粒特性
图1显示了自组装过程中纳米颗粒粒径和ζ电位分布的变化，提供了关于纳米颗粒动态行为的见解。
姜黄素-花青素-玉米醇溶蛋白（Cur-Ath-zein）纳米颗粒的平均水合粒径为119.37 nm。随着组装层的增加，纳米颗粒的水合粒径逐渐增大。当CS吸附到Cur-Ath-zein纳米颗粒表面时，
结论
本研究成功开发了一种含有NZCEC纳米颗粒的κ-卡拉胶基智能包装薄膜，这些纳米颗粒共负载了姜黄素、花青素和表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）。通过逐层自组装结合反溶剂沉淀法高效制备了大小均匀且高度稳定的NZCEC纳米颗粒，并将其掺入κ-卡拉胶基质中构建了智能薄膜。NZCEC的加入显著提高了薄膜的
CRediT作者贡献声明
周明瑞：撰写——原始草稿，可视化，研究。
陈梦琪：撰写——原始草稿，可视化。
艾友伟：撰写——原始草稿，可视化。
侯文福：可视化，研究。
杨毅：可视化，研究。
王宏勋：可视化，研究。
韩亚红：撰写——审稿与编辑，监督，资金获取。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本项目得到了中国湖北省自然科学基金（2024AFB964）、湖北省教育厅科技研究计划青年人才项目（Q20231605）、湖北省科技厅的资助（2025DJB078）、湖北省重点研发计划（2025BBB031，2023BBB038）、荆州科技计划项目（2025BB28）、武汉工业大学的科研经费（2023RZ080）以及开放基金的支持。
