河南工业大学粮油食品学院马森教授团队发表了关于麦麸蛋白/壳聚糖复合膜性能及生物活性的最新研究成果

研究背景

传统石油基塑料包装材料虽然在食品保鲜方面具有良好性能，但由于其依赖不可再生资源且难以降解，长期使用会对生态环境造成持续压力。在此背景下，以天然材料为基础的包装体系因兼具良好的生物相容性、生物可降解性、低毒性和可再生性，并能够在一定程度上维持食品品质、延长货架期，逐渐受到广泛关注。其中，由蛋白质与多糖构建的复合生物聚合物薄膜因其优异的功能特性，已成为食品包装领域的重要研究方向。与单一组分薄膜相比，复合膜通常具有更高的力学强度、更优异的阻湿和阻氧性能，以及更加丰富的功能属性，从而展现出在先进食品包装领域的广阔应用前景。麦麸蛋白（WBP）作为小麦加工过程中的副产物，具有来源广泛、成本低廉、富含必需氨基酸等优势，开发潜力较大。然而，其成膜性能仍有待进一步提升。壳聚糖（CS）是一种天然多糖，因具有良好的成膜性和抗菌性能，已被广泛应用于可生物降解包装材料研究中。蛋白膜由于分子间相互作用较强、网络结构刚性较高，往往表现出较大的脆性；而壳聚糖的阳离子特性使其能够与蛋白质发生静电络合作用，并通过氢键作用和物理缠结促进形成更加致密、完整的网络结构，从而提高复合膜的断裂延伸率。与此同时，更加紧密的网络结构还可增加水蒸气扩散路径的曲折度，降低水蒸气透过速率，进而改善蛋白膜的机械性能和阻水性能。基于此，本研究采用溶液流延法制备了不同体积比的WBP/CS复合膜，以克服单一蛋白膜的固有局限性。系统考察了WBP与CS配比对复合膜物理性能的影响，包括机械性能、阻隔性能、光学性能和热性能，并结合扫描电子显微镜（SEM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对薄膜微观结构与相互作用机制进行了表征。同时，进一步评价了复合膜的抗氧化活性和抗菌性能，以探讨WBP/CS复合膜在新型食品包装中的应用潜力。本研究旨在为开发基于麦麸蛋白的高性能可生物降解包装材料提供理论依据，并为食品保鲜包装提供切实可行的替代方案。
 

结论与展望

本研究表明CS的加入显著改善了WBP薄膜的机械、光学、热学、抗菌和抗氧化性能。FTIR和SEM分析结果表明，WBP与CS之间主要通过氢键和静电相互作用形成稳定的复合结构，其中WBP/CS比例为1:2时，两种组分表现出最佳的相容性，并形成较为均匀致密的膜结构。随着CS含量的增加，复合膜的机械性能和光学性能均得到明显改善。当WBP/CS比例为1:2时，复合膜表现出最佳的拉伸强度和断裂伸长率，同时具有适宜的颜色特性、水分含量及水溶性。热性能分析表明，复合膜的焓变（ΔH）均高于纯WBP膜，说明CS的加入提高了复合膜的热稳定性。此外，与纯WBP膜相比，WBP/CS复合膜表现出更强的抗氧化和抗菌性能，特别是在WBP/CS比例为1:1和1:2时表现更为明显。综合各项性能指标分析可知，当WBP/CS比例为1:2时，复合膜在结构稳定性、机械性能、光学性能、热稳定性以及生物活性等方面均表现出较优性能，为其在食品保鲜包装领域中的潜在应用提供了理论依据和技术参考。