近日，我校食品科技学院胡冰教授课题组构建了蛋白质-多糖可食用薄膜，具有卓越的CO2/O2选择性，机械性能可媲美传统的石油基塑料膜，被动气调包装生鲜农产品，显著地延长货架期，保持营养健康品质。相关工作在《Journal of Materials Chemistry A》发表了题为“Protein fibrillation and hybridization with polysaccharides enhance strength, toughness, and gas selectivity of bioplastic packaging”的研究论文。
生鲜农产品是促进人体健康的重要食物来源。应用塑料薄膜包装保鲜是延长生鲜农产品货架期的常用方法。但是，传统石油基塑料的滥用已经导致了全球性的污染危机。即使是可生物降解的塑料，依然会带来微塑料污染的问题，危害人体健康。同时，可生物降解塑料薄膜普遍存在机械性能不高，强度和韧性不可兼得；对CO2/O2的气体透过选择性不强的共性问题。
研究工作首先筛选了多种植物源蛋白和食品多糖，建立了食品分子加工铸膜新策略，实现了同步提高膜的拉伸强度和断裂延伸率，破解了强度和韧性不可兼得的共性问题；由该可食用薄膜（膜厚0.12-0.15 mm）所制备的塑料袋与传统石油基塑料袋性能相当；发现了所构建的可食用薄膜具有卓越的气体透过选择性，对CO2/O2的透过选择性系数超过100，是目前已有文献报道的10倍以上。
进一步地从多尺度微观结构解析了植物蛋白质-多糖可食用薄膜的“结构-功能”关系机制。揭示了食品分子加工诱导植物蛋白纤维化自组装耦合多糖共分散的可食用薄膜形成机制；发现了植物蛋白质纤维作为膜中的分散相密集结构域，发挥了显著的调节气体渗透性的功能，赋予可食用薄膜卓越的CO2/O2气体透过选择性。
应用该植物蛋白质-多糖可食用薄膜构建了高附加值生鲜农产品被动气调包装保鲜新策略，显著地提高了水果被动气调包装中的CO2含量、降低O2含量，显著地抑制了水果采后呼吸作用，推迟水果后熟，5-7天贮藏后的水果可食率达到75%以上，显著地延长了保鲜货架期；包裹生鲜牛肉，显著地抑制了鲜肉氧化和细菌增殖，延缓了鲜肉变质。
所制备的植物蛋白质-多糖可食用薄膜在自然环境中完全可降解，并且可以循环再利用。本研究为构建具有高强度和韧性，高气体选择性的可食用薄膜，替代传统的石油基塑料膜，包装保鲜易腐产品提供了一种便捷、高效和可持续的新策略。相关成果申请了国内、国际发明专利。
图1. 食品分子加工诱导植物蛋白纤维化与多糖杂化共分散增强可食用“塑料”膜包装的强度、韧性和气体选择性，保鲜生鲜农产品。
本研究工作以南京农业大学为唯一单位。南京农业大学食品科技学院2020级硕士研究生张叶阳、国家肉品质量安全控制工程技术研究中心粘颖群副教授为共同第一作者，2021级硕士研究生石琪鑫参与了该研究工作，食品科技学院胡冰教授为该论文的通讯作者。同时，食品科技学院博士研究生阮程程和程思颖为该研究中的分子互作测定提供了帮助。本研究得到了江苏省自然科学基金—杰出青年基金（BK20200022）、国家高层次人才特殊支持计划、国家自然科学基金（31871843、31901760）、江苏省农业自主创新基金（CX(21)3040）、岭南现代农业项目实验室（NZ2021034）的资助。
原文链接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2023/TA/D3TA00446E#!