季铵化木质素负载的电纺鱼明胶纳米纤维在活性食品包装中的应用

《ACS Applied Bio Materials》：Quaternized Lignin-Loaded Electrospun Fish Gelatin Nanofibers for Active Food Packaging

　　本研究以季铵化木质素为添加剂，开发鱼胶原蛋白基纳米纤维包装材料。通过电纺和美拉德反应交联，优化季铵化程度和添加量，显著提升材料机械性能、亲水性和稳定性。实验证实，高季铵化材料（QL3）具有强抗氧化和抗菌活性，可有效抑制常见食源性致病菌，延长蓝莓保质期，为可降解活性包装提供新方案。

　　

本研究提出将季铵化木质素（QL）作为一种可持续且多功能性的添加剂，用于活性食品包装，并展示了基于鱼明胶（FG）的纳米纤维包装材料的开发过程。通过使用氯甘氨酸三甲铵（GTMAC）对硫酸盐木质素进行改性，制备出了具有优异水分散性和抗菌性能的阳离子型QL。所得QL衍生物通过静电纺丝技术被引入到基于FG的纳米纤维中，并通过美拉德反应实现交联固定。QL的季铵化程度及其在FG纳米纤维中的掺入量显著影响了纳米纤维的形态、机械性能、亲水性和结构稳定性。抗氧化和抗菌实验表明，基于FG的QL（FG/QL）纳米纤维，尤其是含有高浓度季铵化木质素（QL3）的纳米纤维，表现出更强的自由基清除能力和杀菌效果，对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和大肠杆菌（Escherichia coli）具有显著的抑制作用，这归因于QL与美拉德反应产物的协同效应。蓝莓保鲜实验进一步证实了经美拉德反应交联的FG/QL3纳米纤维在延长食品保质期、抑制微生物腐败方面的实际效果。这些结果表明，QL改性的FG纳米纤维具有作为可生物降解天然材料用于活性食品包装系统的潜力。