去质子化构筑可食抗菌薄膜研究

导读：本文提出“去质子化—瞬时凝胶”策略：以蛋清与壳聚糖为基体，经NaOH触发固液相分离迅速成胶；同时将槲皮素（Que）或大黄素（Emo）由“油溶”转为“水溶”，构建可食用、可剥离、微米级薄层的多功能水凝胶涂层（ECQue与ECEmo）。该涂层可在约5 s＋30 s的两步浸渍内完成覆盖，兼具阻隔保湿与抗氧化；ECQue在无光条件下实现持久抑菌，ECEmo在白光照射20 min内产生活性氧实现快速杀菌，对金黄色葡萄球菌及耐甲氧西林株（MRSA）均达到近乎全清除。实际样品显示，室温7 d樱桃番茄与4 ℃ 7 d三文鱼的失重率显著降低，苹果褐变受抑，草莓在暗接触或白光照后表面细菌难以再生长。涂层可被胃酸消化且易水洗剥离，适配家用与冷链场景，具备以其他多酚替换加载的可扩展性。

研究背景与方案

核心思路是利用碱将壳聚糖由“可溶”逆转为“凝胶”，与蛋清分子形成物理交联的三维网络；该过程对温度不敏感，形成的水凝胶稳定存在，可作为食品表面的载体与阻隔层。与此同时，去质子化还能把多酚类分子电离为水分散态，从而在凝胶生成的同时实现分子级嵌入与均匀分布。整个工艺以“混合液短浸＋碱液短浸”为主线，几乎不依赖复杂设备，便于在家庭或仓储场景快速实施。

抑菌性能与机制

两类涂层对应两种工作模式。ECQue依靠槲皮素的持续释放与接触抑菌，在12小时共培养条件下，对四种常见葡萄球菌均实现≥90%抑制，其中对腐生、表皮与金黄色葡萄球菌以及耐甲氧西林株的抑菌率分别达99.99%与100.00%、100.00%与100.00%、100.00%与99.96%、100.00%与99.91%，并显著清除成熟生物被膜（去除率约91%—95%），提示其适用于暗储与长效防护。

ECEmo在白光条件下触发光动力反应，产生超氧阴离子与单线态氧两类活性氧，能在短时照射内对上述致病菌实现快速杀灭；在果面应用中，经短时白光处理后，接种的细菌难以存活与再生长，体现出“快消—复洁”的现场可行性。此外，研究给出场景化选择：无光设备时优先选用去质子化槲皮素体系；具备照明设备的物流节点，则选用去质子化大黄素体系以获得快速消杀能力。

图1. 涂层对生鲜食品表面的保鲜效果[1]。

保鲜表现与应用

涂层显著降低水汽外逸并延缓氧化，有助于减缓果蔬失水皱缩与肉制品褪色变质；同时，材料组成可食且在模拟胃液中可被消化，满足“吃前去膜、吃后可降解”的安全诉求。涂层在干燥后透明贴合，但可用清水洗脱或整体揭离，便于消费端快速去除。面向复杂表面与不同食材，方法展现出良好的覆盖与适配性，可用于果蔬、鱼肉及家禽等多类型食品的表面处理。

参考文献：

[1] Guan W, Liu X, Zhu S, et al. Deprotonation‐Constructed Instant Gelation Coating for Staphylococcus Disinfection and Preservation of Fresh Food in Multiple Scenarios[J]. Small, 2025, 21(9): 2410268.