基于生物聚合物的可食用薄膜，其中添加了具有抗菌和抗氧化特性的Melaleuca Bracteata F. Muell.精油：这是一种用于草莓果实保鲜的有前景的方法

《Food Research International》：Biopolymer-based edible film incorporating Melaleuca Bracteata F. Muell. Essential oil with antimicrobial and antioxidant properties: A promising approach for strawberry fruit preservation

甲基百里香精油抗菌活性及壳聚糖/明胶复合膜保鲜草莓研究。摘要：采用微波辅助蒸汽蒸馏提取 methyl eugenol（85.46%）和 methyl cinnamate（9.18%）为主的 M. bracteata 精油，验证其70.00%-79.87%抗氧化活性及对 Colletotrichum 属真菌100%抑菌率。通过优化1.0%精油负载的 CS-Gel 复合膜，实现草莓5天保鲜，减重26.10%，可溶性固形物提升8.11%，酸度增加10.64%。

　　

杨金杰|牛亚倩|胡鹏辉|宋云清|党瑞涵|李林科|张宇科|龚彦书|林逸轩|辛颖

河南工业大学食品科学与工程学院，中国郑州450001

摘要

基于生物聚合物的可食用薄膜嵌入抗菌剂，为水果保鲜提供了理想的平台。在本研究中，首先提取了Melaleuca Bracteata F. Muell.的精油（M. bracteata EO），并对其化学成分、抗氧化性和抗菌性能进行了评估。研究结果表明，甲基丁香酚（85.46%）和甲基肉桂酸酯（9.18%）是M. bracteata EO的主要成分。在20 mg/mL的浓度下，该精油对2,2-二苯基-1-吡啶肼和2,2'-偶氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)的抑制率分别为70.00%和79.87%。此外，在0.4 μL/mL的浓度下，该精油在3-5天内对Colletotrichum fragariae和Colletotrichum acutatum的抑制率分别为90.07%至100%和76.93%至100%，其中甲基丁香酚在这些作用中起主导作用。随后，通过加入M. bracteata EO作为抗菌剂，制备了壳聚糖（CS）-明胶（Gel）复合薄膜，并对其物理化学性质、机械性能、抗真菌性能和保鲜效果进行了测试。添加M. bracteata EO后，CS-Gel复合薄膜的厚度增加，同时降低了其水蒸气渗透性。值得注意的是，含有1.0% M. bracteata EO的CS-Gel复合薄膜表面更光滑，横截面形态平整，热稳定性提高，玻璃化转变温度为132.25°C，熔化转变温度为149.68°C，同时具有优异的机械强度、防水性能和抗真菌活性。此外，这种复合薄膜使草莓的重量损失减少了41.02%和26.10%，可溶性固形物和可滴定酸含量分别增加了8.11%和10.81%以及24.39%和10.64%，从而有效延长了草莓的保质期至5天。本研究证实，含有M. bracteata EO的CS-Gel复合薄膜作为收获后草莓的保鲜材料具有显著潜力。

引言

草莓是一种全球受欢迎的水果，不仅因其美味而受到喜爱，还因其丰富的营养成分而备受推崇。它富含维生素、矿物质和酚类化合物，这些成分赋予了草莓多种生物活性（如抗氧化、抗炎和抗菌作用）（Giampieri等人，2015年）。然而，尽管草莓具有诸多健康益处，但在收获、运输和储存过程中仍极易受到霉菌和细菌的侵袭。导致这些感染的主要病原体包括炭疽菌、灰葡萄孢和根霉，这些病原体会导致草莓的质地、风味和整体保质期显著下降（Lafarga等人，2019年；Rabasco-Vilchez等人，2024年；Zhao等人，2023年）。其中，炭疽菌是最具破坏性的草莓病原菌，由三种Colletotrichum菌引起：C. acutatum、C. fragariae和C. gloeosporioides。其中C. acutatum是最常见的致病菌，对草莓的种植和质量构成严重威胁（Ji等人，2022年；Peres等人，2005年；Ramallo等人，2000年）。

近年来，基于生物聚合物的可食用薄膜在草莓收获后的保鲜应用中需求激增，这主要归功于它们的可生物降解性、安全性、健康益处和多功能性，为传统的低温储存方法提供了替代方案（Kumar等人，2025年）。特别是将精油（EO）整合到这些聚合物薄膜中，显著增强了其抗菌和抗氧化性能，利用了从芳香植物中提取的天然生物活性成分（Sasaki等人，2025年）。来自百里香（Thymus vulgaris）、生姜（Zingiber officinale）、橙子、Zanthoxylum bungeanum、Ziziphora hispanica L.和Mentha pulegium L.的精油作为肉类和水果的抗菌剂以及植物性杀虫剂具有巨大潜力（Ainane等人，2023年；Dahal等人，2024年；Rashid等人，2023年；Zhang等人，2022年）。例如，Rashid等人（2023年）证明，含有超声辅助的橙子EO纳米乳液的普鲁兰基薄膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有显著的抑菌效果，有效延长了草莓的保质期并减少了重量损失。此外，Zhang等人（2022年）提出，含有Zanthoxylum bungeanum精油的纳米纤维薄膜作为草莓和甜樱桃的包装材料具有优异的抗真菌和保鲜效果。

Melaleuca bracteata F. Muell.（M. bracteata）是一种广受认可的植物，以其芳香品质和广泛的药用价值而闻名，在食品和制药行业中都有应用（Hou等人，2016年）。研究表明，从M. bracteata叶片中提取的精油具有强大的抗菌、抗氧化和抗群体感应活性，这主要归功于其主要化学成分（Li等人，2018年；Siddique等人，2020年；Wang等人，2019年）。例如，Goswami等人（2017年）发现，M. bracteata精油主要由87.2–89.5%的甲基丁香酚和2.8–5.4%的甲基肉桂酸酯组成，对沙门氏菌和表皮葡萄球菌具有显著抑制作用，表明其作为富含甲基丁香酚的天然精油在风味、香气和制药应用中的潜力。同样，Siddique等人（2020年）和Olmedo与Grosso（2019年）证实，甲基丁香酚是三种不同M. bracteata精油和月桂叶精油中的关键成分，表现出强烈的抑菌和抗氧化作用。然而，据我们所知，M. bracteata精油对C. acutatum和C. fragariae的抗氧化和抗菌效果尚未得到充分研究。此外，关于含有M. bracteata精油的聚合物薄膜在草莓收获后的保鲜效果的研究仍然有限。

在本研究中，采用微波辅助蒸汽蒸馏技术从M. bracteata叶片中提取了精油（EO）。首先通过气相色谱-质谱（GC–MS）、DPPH和ABTS自由基清除能力测定以及最小抑制浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC）测试，全面确定了精油的主要成分、抗氧化活性和抗菌性能。随后制备了含有不同浓度M. bracteata EO的壳聚糖/明胶复合薄膜，并使用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、差示扫描量热法（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）对其物理化学性质进行了详细分析，同时评估了其机械性能、色差、水蒸气渗透性和抗真菌活性。最后，通过观察室温储存期间草莓的外观、重量损失、可溶性固形物含量和可滴定酸含量，评估了含有M. bracteata EO的聚合物薄膜对草莓的保鲜效果。我们期望这项研究能为包装应用提供新的生物材料。

材料

从中国梅州佳颖大学（纬度116.78°N，经度24.13°E，海拔1091米）收集了新鲜的三年生M. bracteata叶片（亚热带季风气候）。从每个M. bracteata植株上采集十片叶片用于提取精油。草莓（Fragaria × ananassa，Albion品种），表面约80%为红色，重量约为12克，购自当地超市（哈尔滨，中国）。使用的甲基丁香酚（≥98%）和甲基肉桂酸酯（≥98%），维生素C（Vc ≥ 99%）。

M. bracteata精油的化学成分分析

表1列出了从M. bracteata中提取的精油的化学成分，为其生物特性和潜在应用提供了重要信息（Talebi等人，2024年）。GC–MS分析共鉴定出22种成分，占M. bracteata精油组成的98.33%。主要成分包括甲基丁香酚（85.46%）、甲基肉桂酸酯（9.18%）、α-萜品醇（0.53%）、丁香酚（0.45%）和艾草脑（0.39%）。值得注意的是，甲基丁香酚和甲基...

结论

总之，本研究展示了M. bracteata精油在CS-Gel复合薄膜材料开发中的有效应用。这些薄膜具有优异的物理化学、机械和抗真菌性能，适用于草莓的保鲜。富含甲基丁香酚和甲基肉桂酸酯的M. bracteata精油表现出较高的抗氧化能力，能有效清除DPPH和ABTS自由基。

CRediT作者贡献声明

杨金杰：撰写初稿、方法学设计、资金申请、数据分析。牛亚倩：撰写与编辑、方法学设计、数据分析。胡鹏辉：方法学设计。宋云清：实验研究。党瑞涵：方法学设计。李林科：方法学设计。张宇科：实验研究。龚彦书：方法学设计。林逸轩：方法学设计。辛颖：数据验证、监督和资金申请。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了河南省自然科学基金（编号242300421200）、河南省青年骨干教师资助（编号2024GGJS056）、河南工业大学科技创新团队培养项目（编号2024TXTD04）、河南工业大学博士基金项目（编号2025BS024）以及河南工业大学食品工程技术研究中心/重点实验室（编号GO202504）的支持。