《Ultrasonics Sonochemistry》：Dual-ultrasound regulation enables co-recovery of pectin and essential oil from pomelo peel and programmable assembly of antimicrobial biodegradable films
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本研究针对果蔬采后保鲜和柑橘加工废弃物的高值化利用问题，开发了一种超声辅助集成策略，通过双频超声调控同步提取柚皮果胶(PEC)和精油(PEO)，并构建活性可降解包装膜。研究证实超声空化效应显著促进细胞壁破碎和传质过程，使果胶提取率从5.76%提升至9.45%，精油提取率从1.85%提升至2.42%。优化后的复合膜表现出均衡的力学性能（拉伸强度6.27 MPa，断裂伸长率5.52%）和抗菌功能，使草莓室温贮藏期延长近5天。该研究为柑橘加工副产物的绿色转化和活性包装材料开发提供了新技术路径。
每年丰收季节，大量的柑橘类水果在加工过程中会产生数以万吨计的果皮废弃物，这些废弃物不仅造成资源浪费，更带来严峻的环境压力。与此同时，新鲜果蔬在采后流通过程中面临着微生物腐败、水分流失和品质劣变等挑战。以草莓为例，这种娇嫩的水果因其高呼吸速率和水分含量，在室温下仅能保存2-3天就会出现明显的腐烂变质。当前商业保鲜主要依赖化学防腐剂和不可降解塑料包装，这些传统方法既存在食品安全隐患，又加剧了白色污染问题。
在这一背景下，东北农业大学食品学院的科研团队在《Ultrasonics Sonochemistry》期刊上发表了一项创新性研究，他们开发了一种双频超声调控策略，成功实现了从柚皮中同步提取果胶和精油，并将其可编程组装成具有抗菌功能的可降解包装膜。这项研究为解决食品保鲜和废弃物资源化利用提供了全新的技术路径。
研究团队采用了几项关键技术方法：首先通过超声辅助水蒸馏技术从柚皮粉中同步提取果胶和精油；接着利用超声乳化法制备精油纳米乳液；最后采用流延成型结合超声处理制备复合薄膜。研究还系统表征了薄膜的理化特性，并通过草莓保鲜实验评估其实际应用效果。
3.1. 超声辅助水蒸馏提高果胶和精油的提取效率
比较研究发现，超声处理显著提高了果胶和精油的提取效率。与传统水蒸馏法相比，超声辅助水蒸馏使果胶得率从5.76%提高到9.45%，精油得率从1.85%提高到2.42%。这种提升归因于超声空化效应促进的细胞壁破碎和溶剂渗透，为后续薄膜制备提供了更丰富的原料基础。
3.2. 超声介导多糖基薄膜基质的结构调控
研究表明，超声波辐照产生的声空化效应能主动重组聚合物链，促进动态界面组装。多糖浓度变化显著影响成膜溶液中声能传输和空化传播，适当的聚合物水平对于平衡空化驱动微结构调控和聚合物网络形成至关重要。
3.3. 超声调控复合膜的视觉外观
空白对照膜呈现光滑、透明、近无色的外观，表明超声辅助成膜实现了均匀的分子分散。不同多糖调节剂制备的薄膜表现出显著的外观差异，其中黄原胶基薄膜呈现明显的泡孔结构，而果胶基薄膜保持了与对照相似的形态结构，显示出良好的界面相容性。
3.4. 复合膜的化学结构和结晶性
X射线衍射分析显示，所有薄膜均呈现典型的半结晶结构，在20°附近出现宽衍射峰。傅里叶变换红外光谱分析表明，薄膜组分间存在分子间相互作用，添加不同基质基本不改变薄膜的晶体结构，表明多糖与成膜聚合物具有良好的相容性。
3.5. 薄膜的物理性能
力学性能测试表明，空白对照膜表现出最佳的拉伸强度(7.59 MPa)和断裂伸长率(19.37%)。在五种基质中，果胶基薄膜表现出最均衡的性能：厚度0.13 mm，拉伸强度6.27 MPa，断裂伸长率5.52%，透光率43.52%。这些性能指标使其适合作为食品包装材料应用。
3.6. 柚精油和薄膜的香气特性
电子鼻分析显示，d-柠檬烯和柚精油的挥发性成分高度相似。薄膜样品的香气特征主要受含硫化合物、氮氧化物和甲基相关挥发物支配。添加精油的薄膜传感器响应强度遵循d-柠檬烯薄膜>精油薄膜>对照薄膜的顺序，这与d-柠檬烯浓度差异直接相关。
3.7. 薄膜对草莓的保鲜效果
3.7.1. 草莓的失重率
未经薄膜包装的草莓失重率最高，而三种薄膜包装均能有效减少水分蒸发。精油薄膜和d-柠檬烯薄膜表现出最佳的保水性能，显著降低了草莓贮藏过程中的质量损失。
3.7.2. 抗菌膜对草莓的保鲜效果
保鲜实验显示，空白组草莓在贮藏2天后开始变质，5天后腐烂率接近50%。而果胶基薄膜组将腐烂出现时间推迟至第3天，5天后腐烂率约为30%。添加精油的薄膜组草莓在5天内未出现腐败变质，表现出优异的保鲜效果。
3.7.3. 贮藏期间草莓可溶性固形物、pH和颜色参数的变化
在5天的贮藏期内，空白组草莓的可溶性固形物含量从6.54增至7.54，pH从3.41升至4.16，同时L*和a*值显著下降，表明品质严重劣变。而精油薄膜包装的草莓这些参数变化较为平缓，颜色参数保持更好，说明薄膜有效延缓了代谢活性和微生物生长。
本研究成功建立了一种双超声调控策略，将柚皮废弃物转化为高附加值的活性包装材料。超声空化在共提取过程中强化传质，在纳米乳化和成膜过程中促进界面组装，起到双重调控作用。优化后的复合膜具有均衡的理化性能和显著的抗菌功能，在草莓保鲜应用中能将货架期延长近5天。该研究不仅为柑橘加工废弃物的高值化利用提供了绿色路径，也为开发可持续的活性食品包装材料提供了新技术平台。未来研究可进一步阐明抗病毒机制，并将超声调控精油薄膜的应用拓展至更广泛的食品和生物医学包装领域。
