基于氧化海藻酸钠动态希夫碱网络的pH双响应电纺纤维膜：用于食品保鲜与监测的纳米纤维智能包装设计

《Food Chemistry》：pH dual responsive electrospun fiber loading anthocyanin and nisin for food preservation and monitoring: Regulation in dynamic schiff base networks based on different oxidized sodium alginate

本文开发了一种通过调节氧化海藻酸钠（OSA）氧化度来调控电纺纤维网络结构的绿色希夫碱交联策略，成功构建了共载花青素和乳酸链球菌肽（nisin）的pH双响应薄膜。该薄膜在酸性条件下可实现快速显色响应和抗菌剂可控释放（Ritger-Peppas模型n<0.45），对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑菌率达100%，并能通过颜色变化直观指示草莓腐败程度，5天内使其腐烂率降低40%。该研究为智能食品包装提供了新型设计思路。

　　

研究亮点

本研究提出了一种通过调节氧化海藻酸钠（OSA）氧化度来调控纤维网络结构的绿色希夫碱介导交联策略，无需额外交联剂即可构建动态共价网络。将nisin和花青素共包封于OSA-羧甲基壳聚糖（CMCS）纳米纤维中，成功研制出pH双响应薄膜。优化后的OSA2-N/A-CMCS薄膜（氧化度30%）展现出理想的机械性能、快速的pH触发变色能力以及pH响应控制的nisin扩散释放特性（Ritger-Peppas模型，n < 0.45）。在pH 5.8条件下，该薄膜通过破坏细胞膜结构，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌实现了接近100%的抑制率。更重要的是，该薄膜能直观指示草莓腐败程度，并在五天内将腐烂率降低40%。本研究展示了绿色可调氧化交联策略的应用价值，实现了在单一pH刺激下同时触发实时视觉监测和持续抗菌控释的多功能响应高效整合，为智能食品包装提供了新颖的设计参考。

结论

本研究提出了一种通过调控OSA氧化度来实现OSA与CMCS间希夫碱化学交联的绿色策略。通过调节OSA的醛基含量，可精准平衡电纺性能与交联度，从而形成具有均匀形态和增强结构稳定性的纳米纤维薄膜（而过高的氧化度反而会阻碍纤维形成）。花青素的引入使薄膜具备显著的pH可视化响应能力，而nisin的包封则赋予其优异的抗菌性能。薄膜在酸性条件下通过希夫碱键水解实现nisin的快速释放，其释放行为符合Fick扩散机制（Ritger-Peppas模型n < 0.45）。在实际草莓保鲜实验中，该薄膜不仅能有效延缓果实腐败，还能通过明显的颜色变化实现腐败进程的实时监测。这种基于氧化度可调动态希夫碱网络的策略，为开发多功能智能食品包装材料提供了新的途径。