用杨氏纳米颗粒功能化的细菌纳米纤维素薄膜：制备及在鸡肉保鲜与安全方面的应用

这为何与您的餐桌有关

鸡肉是全球最受欢迎的蛋白质之一，但容易变质且可能携带如沙门氏菌等危险病原体。如今许多塑料包装只是把肉包裹起来，却不会主动提供保护。本研究探讨了一种新型“智能”可降解薄膜，由细菌纳米纤维素和称为杨氏纳米颗粒的双面特殊颗粒构成，能够主动延缓变质、抑制有害细菌，并帮助使鸡肉保持更长时间的新鲜与安全。

一种新型天然食品包覆材料

研究者以细菌纳米纤维素为起点，这是一种由有益细菌产生的纯净、柔韧的纤维素形式。它能形成薄而透明、高孔隙的片材，天然安全且可生物降解，因而成为替代塑料的有吸引力选择。然而单独的这些片材并不能杀灭微生物或阻止氧化反应。为赋予这些功能，团队将杨氏纳米颗粒并入其中——颗粒一侧由亲水的碳水化合物（羧甲基纤维素）构成，另一侧则由微小的疏水碳基点状物组成。该双面设计使颗粒能与潮湿的纤维素薄膜良好相容，同时又能与细菌膜和驱动油脂酸败的不稳定含氧分子发生强烈相互作用。

安全性与结构测试

在将这些颗粒用于食品之前，科学家评估了它们对体外生长的人类细胞的影响。结果显示，只有在远高于包装中计划使用量的极高纳米颗粒浓度下，才对胃癌细胞产生明显损害。这表明，薄膜中使用的低剂量在经过正式监管审查之前，应是食品接触应用上相对安全的。通过红外光谱和电子显微镜，团队确认颗粒嵌入了纳米纤维素网络中而未破坏其基本的纤维结构。经处理的薄膜在强度和延展性上比纯纳米纤维素有所下降，但仍足够结实以用作包装材料。

内在的抗菌与抗氧化能力

随后，研究者用常见的食源性致病菌沙门氏菌（Typhimurium）对改性薄膜进行了挑战。即使在非常低的颗粒负载（0.01–0.03%）下，薄膜也产生了明显的抑菌圈，且抑菌圈随纳米颗粒含量增加而变大。颗粒的疏水侧有助于其渗入细菌外层，而其高度反应性的表面可产生氧化应激，损伤微生物中的关键分子。同样的化学特性也赋予薄膜显著的抗氧化性：在实验室测试中，纯纳米纤维素几乎不具有中和自由基的能力，而负载杨氏颗粒的薄膜则表现出明显且随剂量增加的自由基清除活性。

在真实鸡肉上的测试

最具说明性的实验是将实际鸡胸肉样本用三种方式包装：不包、用纯细菌纳米纤维素包裹、或用含不同比例杨氏纳米颗粒的纳米纤维素包裹，并在冰箱温度下保存两周多。对经人工接种沙门氏菌的鸡肉，经过处理的薄膜能快速降低细菌计数；到第16天，所有含纳米颗粒的薄膜均将沙门氏菌降至检测以下水平，而未包裹和纯膜样本仍检测到该病原体。对未接种的普通鸡肉，活性薄膜也将一般腐败菌的增长减慢了若干个数量级，与对照组相比并抑制了化学劣变的指标，包括产生难闻氮化合物的积累和脂肪氧化的标志物。感官评估小组指出，新薄膜在初始阶段可能带有轻微的醋酸气味，但处理过的肉样随后出现较少异味，且随时间保持更可接受的色泽和外观。

这对未来食品包装可能意味着什么

简而言之，该研究表明一种薄且可堆肥的薄膜可以超越单纯覆盖肉类的作用：它还能主动提供保护。通过将细菌纳米纤维素与巧妙设计的杨氏纳米颗粒结合，研究者创造了一种既能攻击像沙门氏菌这样的危险细菌，又能减缓导致油脂臭味与色泽变化的化学反应的包覆材料。尽管仍需开展更多工作以放大生产、确认长期安全性并获得监管批准，这一方法指向下一代包装技术，可能减少食物浪费、提高安全性并降低家禽业及其他领域对传统塑料的依赖。

引用: Alizadeh, N., Moradi, M., Molaei, R. et al. Bacterial nanocellulose films functionalized with Janus nanoparticles: Preparation and application in chicken meat preservation and safety. Sci Rep 16, 7566 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39029-x

关键词: 主动食品包装, 鸡肉安全, 细菌纳米纤维素, 杨氏（Janus）纳米颗粒, 沙门氏菌控制