《Ultrasonics Sonochemistry》：Ultrasound power modulates Maillard-induced conjugate structure for controlled release of cinnamon essential oil and enhanced preservation of grapes
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本研究针对传统塑料包装污染及鱼鳞明胶（FSG）膜性能不足的问题，通过超声波辅助美拉德反应构建FSG-葡聚糖（Dx）共轭载体，实现肉桂精油（CEO）的高效封装与缓释。结果表明，300 W超声处理使接枝度提升至26.87%，形成致密蜂窝状网络，薄膜对CEO封装率达95.18%，并显著延缓葡萄贮藏期间的品质劣变。该研究为生物基活性包装设计提供了新策略。
葡萄作为高附加值水果，采后易因失水、霉变和氧化导致品质骤降，造成巨大经济损失。传统塑料包装难以降解且存在化学迁移风险，而生物聚合物材料如鱼鳞明胶（FSG）虽具环保优势，却因机械性能差、亲水性强等缺陷应用受限。更棘手的是，天然抗菌剂肉桂精油（CEO）在聚合物基质中易挥发、分布不均，难以实现精准可控释放。现有研究多通过调整美拉德反应条件改善薄膜性能，但传统热驱动方式对反应微环境控制粗糙，难以精准调控共轭物结构。超声波技术因能产生局部极端条件并增强分子相互作用，为精细调控美拉德反应提供了新思路。
为突破上述瓶颈，发表于《Ultrasonics Sonochemistry》的这项研究创新性地采用超声波辅助美拉德反应，构建FSG-葡聚糖（Dx）共轭载体，系统解析其结构演变规律及其对CEO控释行为与葡萄保鲜效果的调控机制。研究人员通过探头式超声细胞破碎仪在70°C、不同功率（100–500 W）下诱导FSG与Dx发生美拉德反应，制备系列FSG-Dx共轭物；采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）、荧光光谱、X射线衍射（XRD）等技术表征共轭物结构，并测定接枝度（DG）；以此为基础制备CEO负载薄膜，评估其封装效率（EE）、机械性能、缓释能力及抗氧化/抗菌活性；最终通过葡萄贮藏实验验证薄膜保鲜效果。
关键实验方法概述
研究以罗非鱼鱼鳞为原料提取FSG，与Dx在磷酸盐缓冲液中通过超声处理引发美拉德反应。共轭物通过透析冻干获得，薄膜采用流延法制备。结构表征涵盖粒径、电位、光谱学及显微成像分析；薄膜性能测试包括机械强度、水蒸气透过率（WVP）及活性成分释放动力学；葡萄保鲜评价涵盖失重率、硬度、丙二醛（MDA）、总酚含量等指标。
3.1. FSG-Dx共轭物表征
3.1.1. 液滴尺寸、ζ-电位和PDI
超声处理显著降低共轭物粒径，300 W时粒径最小（186.8 nm），且多分散指数（PDI）降至0.45，表明超声空化效应促进分子展开与共价交联。ζ-电位绝对值下降证实美拉德反应掩盖FSG羧基，增强体系稳定性。
3.1.2. ATR-FTIR分析
共轭物在1660 cm?1出现酰胺I带位移，并在1000–1100 cm?1生成C–O–C伸缩振动峰，证实美拉德共价交联。300 W处理下游离氨基信号减弱，提示席夫碱形成。
3.1.3. 荧光光谱与XRD
FSG-Dx300W荧光强度最高且发射峰蓝移，说明共轭网络限制分子运动；XRD显示7°处新宽峰为美拉德产物无序堆叠特征，300 W样品结晶度最高，分子排列更有序。
3.1.4. SEM与DG
扫描电镜显示300 W组形成均匀蜂窝状网络，接枝度达26.87%；过高功率（500 W）导致肽链断裂，DG降至18.24%。
3.2. FSG-Dx薄膜性能
3.2.1. 微观结构与封装性能
共聚焦显微镜显示300 W薄膜CEO分布均匀，EE和负载量（LA）分别达95.18%和20.83 mg/g，归因于致密网络有效限制CEO逸散。
3.2.2. 力学与阻隔性能
300 W薄膜拉伸强度（38.90 MPa）和断裂伸长率（74.20%）较未超声组提升112%和63%；水蒸气透过率（WVP）降至1.25 g·mm/m2·d·kPa，光学透明度达89.77%。
3.2.3. 活性控释与功能特性
300 W薄膜在4°C和25°C下均呈现最缓慢的CEO释放曲线；DPPH和ABTS自由基清除率分别达89.00%和85.91%，且对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑制效果最佳。
3.3. 葡萄保鲜应用
CEO/FSG-Dx300W组在10天贮藏期内显著抑制葡萄失重（较对照组降低32.6%）、延缓硬度下降，并有效维持总酚含量（340.87 mg/100 g）和可溶性固形物（16.79%）。丙二醛（MDA）积累量最低（18.35 μmol/g），表明薄膜通过物理屏障与CEO持续释放协同抑制脂质过氧化。
结论与意义
本研究明确300 W超声为优化美拉德反应的最佳参数，其所构建的FSG-Dx共轭载体通过增强网络致密性实现CEO高效封装与缓释，显著提升薄膜的阻隔性、力学强度及生物活性。在葡萄保鲜应用中，该薄膜通过抑制水分流失、氧化代谢和微生物增殖，多途径延缓品质劣变。该策略为开发高性能生物基活性包装提供了理论依据与实践范例，对减少塑料污染、提升生鲜食品货架期具有重要推广价值。
