《Future Foods》：Preparation of mycelial polysaccharide/chitosan composite films of
Sanghuangporus vaninii mycelium and its application in blueberry preservation
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本研究针对蓝莓采后易腐烂变质、货架期短的问题，开发了一种新型可食性复合保鲜膜。研究人员通过将桑黄桑黄孔菌菌丝体酸性多糖(APFP)与壳聚糖(CS)复合，系统评估了APFP-CS复合膜的力学、屏障、光学特性及生物活性，并探究其对蓝莓的保鲜效果。结果表明，APFP的加入显著增强了复合膜的机械性能、抗氧化及抗菌活性，能将蓝莓的保鲜期延长至15天。该研究为开发环保高效的天然食品保鲜材料提供了新策略。
蓝莓，这种广受欢迎的小浆果，以其丰富的酚类化合物和多样的抗氧化成分（如维生素C）而闻名，被联合国粮农组织列为全球五大健康水果之一。然而，采后的蓝莓十分“娇贵”，极易失水、软化、风味劣变，并伴随呼吸代谢加速；在10–20°C下，其货架期通常只有3–4天。此外，夏季成熟的蓝莓在采收、贮藏和运输过程中易受机械损伤和微生物侵染，导致营养成分流失，保鲜难度极大。传统的食品包装材料大多不可生物降解，对生态环境构成威胁。因此，开发环境友好的活性包装已成为近年来的主要研究趋势。其中，以壳聚糖(CS)等多糖聚合物为基质的可食性生物基包装膜，因其无毒、可生物降解等优点成为研究热点。但纯壳聚糖膜存在亲水性强、耐水性差以及机械脆性等缺点，限制了其在食品包装中的实际应用。
另一方面，桑黄桑黄孔菌(Sanghuangporus vaninii)作为一种珍贵的药用大型真菌，在传统中药中占有重要地位。研究表明，桑黄孔菌多糖具有强大的抗菌和抗炎特性，其发酵产物对大肠杆菌(Escherichia coli)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)等常见食源性致病菌表现出显著的抑制作用，显示出在食品保鲜领域的巨大应用潜力。然而，关于其活性成分在保鲜领域应用的研究仍相对缺乏，系统评估其保鲜效果迫在眉睫。
为了应对上述挑战，并深度开发利用桑黄孔菌资源，一项发表在《Future Foods》上的研究应运而生。研究人员从桑黄孔菌菌丝体中提取并纯化得到酸性多糖组分(APFP)，首次将其与壳聚糖(CS)复合，制备了一系列不同APFP浓度的APFP-CS复合膜，并系统评价了其性能、结构特征以及对蓝莓的保鲜效果，旨在为APFP-CS膜在食品包装中的应用奠定基础。
为开展本研究，研究人员主要应用了几项关键技术：采用超声波辅助热水提取结合DE-52纤维素阴离子交换树脂纯化，从桑黄孔菌菌丝体中获得高纯度酸性多糖(APFP)；通过溶液浇铸法制备了不同APFP浓度(0.25%, 0.5%, 0.75%, 1%, w/w)的APFP-CS复合膜；利用数字测厚仪、电子万能试验机、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、接触角测量仪等对复合膜的厚度、机械性能（拉伸强度TS、断裂伸长率EAB）、微观结构、热稳定性、化学结构和疏水性进行了系统表征；通过DPPH和ABTS自由基清除实验评估了复合膜的抗氧化活性；采用滤纸片法测定了复合膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性；最后，以新鲜蓝莓为实验材料，通过浸泡涂膜处理，在4°C、85%相对湿度(RH)条件下贮藏15天，定期测定蓝莓的失重率、腐烂率、硬度、可溶性固形物(SSC)含量、可滴定酸(TA)含量、维生素C(Vc)含量、花青素含量、丙二醛(MDA)含量和菌落总数等指标，综合评价复合膜的保鲜性能。
3.1. PFP的纯化效果
研究结果显示，粗多糖(PFP)和纯化后的酸性多糖(APFP)的多糖含量分别为42.84%和93.67%，证实DE-52纤维素柱纯化显著提高了PFP的纯度，为后续复合膜的制备提供了高质量的基础原料。
3.2. 薄膜表征
3.2.1. 厚度
随着APFP浓度的增加，复合膜的厚度呈线性增加。这是由于APFP分子中的活性基团（如羧基）与壳聚糖分子的羟基(-OH)形成共价键和氢键，增加了分子间的交联密度，形成了更致密的三维网络结构。
3.2.2. WS和WVP
复合膜的水溶性(WS)随APFP浓度的增加而逐渐降低。这是因为APFP与壳聚糖分子间的相互作用掩盖了亲水基团，降低了材料的亲水性。水蒸气透过率(WVP)在所有复合膜中均保持在约1 g·mm-2·h-1·kPa-1左右，表现出优异的水汽屏障性能，有利于控制包装内部湿度，延缓食品脱水和微生物滋生。
3.2.4. 机械性能
随着APFP浓度的增加，复合膜的拉伸强度(TS)有所下降，而断裂伸长率(EAB)显著增加。这表明APFP调节了分子间相互作用，使膜从刚性网络转变为更灵活的内部结构，增强了膜的韧性和延展性。所有APFP-CS膜的TS均超过3.5 MPa，满足食品包装的机械性能要求。
3.2.5. 颜色和透光率
APFP的加入使复合膜的L值（亮度）和透光率(T)降低，不透明度增加，a值（红/绿）、b*值（黄/蓝）和总色差(ΔE)增加。增强的不透明度有助于屏蔽紫外线和可见光，减缓光致食品变质。颜色的变化主要归因于APFP本身的黄色色素。
3.2.6. 水接触角(WCA)
纯CS膜的水接触角为47.44°，表现为亲水性。随着APFP浓度的增加，接触角逐渐增大，1% APFP-CS膜的接触角达到89.82°，疏水性显著增强。这得益于APFP与CS分子间形成的氢键相互作用，减少了表面亲水基团的暴露。
3.2.7. 扫描电子显微镜(SEM)
SEM结果显示，纯CS膜表面粗糙，截面存在不均匀孔隙。随着APFP浓度的增加，膜表面变得逐渐光滑，内部结构从疏松变为致密。在1% APFP浓度下，膜呈现出高度均匀致密的微观结构，这增强了膜对水分和外界环境的屏障能力。
3.2.8. 热重分析(TGA)
TGA分析表明，在200–400°C的主要热分解阶段，纯CS膜的分解程度最大。随着APFP浓度的增加，复合膜的热分解速率逐渐降低。APFP与CS分子形成的致密三维交联网络阻碍了挥发性分解产物的扩散和逸出，从而提高了膜的热稳定性。
3.2.9. 傅里叶红外光谱(FTIR)
FTIR光谱显示，所有膜在3624 cm-1附近的O-H伸缩振动峰、1726 cm-1附近的C=O伸缩振动峰（壳聚糖特征峰）以及1619 cm-1附近的宽峰（可能与APFP分子链有关）均存在。随着APFP浓度增加，O-H峰面积略有增加，证实了APFP与CS之间形成了氢键，且APFP的加入未破坏CS的核心化学结构。
3.2.10. 粒径和Zeta电位
成膜液的平均粒径随APFP浓度的增加而增大，这是由于APFP与CS分子间的氢键作用促进了分子聚集。Zeta电位的绝对值则随APFP浓度增加而逐渐降低并趋于稳定，这是因为带负电的APFP中和了CS分子固有的正电荷。
3.2.11. 抗氧化活性
DPPH和ABTS自由基清除实验表明，APFP-CS复合膜的抗氧化活性随APFP浓度增加而显著增强，远优于纯CS膜。APFP分子通过提供氢原子或电子来清除自由基，赋予了复合膜优异的抗氧化性能。
3.2.12. 抗菌活性
对金黄色葡萄球菌（革兰氏阳性菌）和大肠杆菌（革兰氏阴性菌）的抗菌实验显示，复合膜的抑菌圈直径随APFP浓度增加而显著增大。APFP通过增强细菌细胞膜通透性，导致细胞内含物泄漏，并干扰细菌代谢相关基因的正常表达，从而实现对多种细菌的高效抑制。
3.3. 蓝莓保鲜评价
3.3.1. 不同涂膜处理对蓝莓外观的影响
在15天的贮藏期内，空白对照组(CK)的蓝莓腐烂最快，第15天出现严重失水和霉变。纯CS涂层延缓了蓝莓变质，但9天后仍出现腐败。APFP-CS复合涂层的保鲜效果随APFP浓度增加而增强。1% APFP-CS处理组的蓝莓在15天后仍能保持相对完整的外观，保鲜效果最佳。
3.3.2. 不同涂膜处理对蓝莓失重率、硬度、腐烂率和菌落总数的影响
贮藏至第15天，空白对照组蓝莓的失重率高达82.15%，而1% APFP-CS处理组的失重率显著降低。复合膜形成的致密屏障有效锁住了水分。同时，1% APFP-CS处理组蓝莓的硬度(20.82 ± 1.1 Kg/cm2)显著高于空白对照组(14.56 ± 2.1 Kg/cm2)，表明复合膜能抑制细胞壁降解，延缓果实软化。在抑制腐烂和微生物方面，1% APFP-CS处理组的腐烂率(15.25%)和菌落总数均远低于空白对照组(腐烂率62.35%)，证明了其强大的抗菌保鲜能力。
3.3.3. 不同涂膜处理对蓝莓可溶性固形物(SSC)、可滴定酸(TA)和花青素含量的影响
在贮藏期间，所有组蓝莓的SSC先升后降。APFP复合涂层有效延缓了SSC的下降速率，第15天时，1% APFP-CS组的SSC含量显著高于空白组。TA含量也呈现先升后降的趋势，但APFP复合涂层组能更好地维持TA的稳定，1% APFP-CS组在第15天的TA含量(0.98%)高于空白组(0.65%)，有助于保持蓝莓风味。花青素含量在贮藏后期因消耗大于合成而下降，1% APFP-CS复合涂层通过保护果皮细胞，有效延缓了花青素的降解，第15天的含量(0.82 mg/g)高于空白组(0.52 mg/g)。
3.3.4. 不同涂膜处理对蓝莓Vc、MDA含量的影响
维生素C(Vc)是重要的抗氧化物质，其在贮藏过程中会因氧化而减少。APFP-CS复合涂层能显著减缓Vc的损失，1% APFP-CS组在第15天的Vc含量高于空白组。丙二醛(MDA)是膜脂过氧化的产物，其含量增加会加速果实衰老。空白组蓝莓的MDA含量在第15天达到18.1 μmol/g，而1% APFP-CS组仅为12.2 μmol/g，表明复合涂层处理能有效抑制细胞膜脂过氧化，延缓衰老。
本研究成功从桑黄孔菌菌丝体中提取纯化出酸性多糖APFP，并首次将其与壳聚糖复合制备出可食性APFP-CS复合膜。系统表征表明，APFP的引入改善了CS膜的机械性能、屏障性能（水溶性和水蒸气阻隔性）、疏水性和热稳定性，并赋予了其优异的抗氧化和抗菌活性。在蓝莓保鲜应用中，APFP-CS复合涂膜能有效延缓蓝莓硬度、SSC、TA、Vc和花青素含量的下降，抑制失重率、腐烂率、MDA含量和菌落总数的上升，从而将蓝莓的货架期延长至15天。综合考虑保鲜效果和经济因素，0.75% APFP-CS复合膜被认为是蓝莓保鲜的最佳配方。
该研究的重要意义在于：首先，为高附加值利用桑黄孔菌资源开辟了新途径，提升了其经济价值。其次，开发了一种性能优良、可生物降解的天然活性食品包装材料，符合当前绿色环保的可持续发展理念。最后，为解决蓝莓等易腐水果采后损失严重的问题提供了有效的技术方案，对保障农产品品质、减少浪费具有积极的实践意义。尽管该复合膜在蓝莓保鲜上表现出巨大潜力，但其对其他水果病原菌的抗真菌效果以及膜成分在保鲜过程中是否会渗透入水果内部等问题，仍有待未来进一步研究探索。
