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生物基抗菌纳米包装通过整合生物聚合物与纳米填料（如金属纳米颗粒、MOFs、碳点等）抑制海鲜微生物污染，延长保质期。研究系统分析了被动释放、表面锚定及刺激响应三种构建策略，指出材料安全性和规模化生产是亟待突破的瓶颈。
孟园琪 | 刘杰
青岛大学公共卫生学院，中国青岛，266000
摘要
背景
海鲜极易受到微生物污染，导致严重的食物浪费、经济损失和食品安全问题。随着对高质量、安全海鲜需求的增长，以及迫切需要减少塑料对环境的影响，基于生物的先进抗菌包装技术的发展速度加快。这种包装结合了可持续性、强大的抗菌活性和智能功能，能够延长海鲜的保质期并确保食品安全。
范围与方法
本综述全面探讨了基于生物的抗菌纳米包装在海鲜领域的最新进展。系统地概述了基础生物聚合物基质，分析了从金属纳米颗粒（NPs）、有机纳米颗粒到新型材料（如金属有机框架（MOFs）、碳点和MXenes）等各种抗菌纳米填充剂的种类。重点介绍了抗菌纳米包装系统的构建策略，包括被动释放系统、表面锚定的杀菌系统和刺激响应型释放系统，并讨论了它们在海鲜保鲜中的应用。
主要发现与结论
最新研究表明，基于生物的抗菌纳米包装能有效抑制腐败细菌和食源性病原体，延长各种海鲜的保质期。新型抗菌纳米填充剂和智能刺激响应型释放系统的开发代表了重大突破，实现了精确的抗菌作用，同时减少了所需剂量并确保了安全性。未来的研究应重点解决纳米材料迁移与安全性、可扩展性和成本等问题，以便将这些有前景的创新技术应用于实际的海鲜保鲜中。
引言
海鲜是全球饮食的重要组成部分，富含高质量的蛋白质、欧米伽-3脂肪酸、维生素和矿物质，多项研究证实其对心血管和大脑健康具有积极影响。随着经济的发展和消费水平的提高，全球人均水产品消费量在过去六十年中翻了一番，从1961年的9.1公斤增加到2022年的20.7公斤（Akter等人，2025年）。然而，由于高水分含量和丰富的营养成分，海鲜极易受到微生物污染，包括腐败细菌和食源性病原体的侵害。仅微生物活动就导致了全球25%的食物供应损失和30%的捕捞鱼类损失。事实上，每年约有400万至500万吨鱼类因处理和保存不当而腐烂（Singh等人，2016年）。
食品包装是减少食物浪费和保持食品质量的重要手段，尤其是对于海鲜而言。传统的海鲜包装主要提供被动屏障保护，不具备内在的抗菌活性，一旦发生污染就无法抑制微生物生长。传统包装通常使用聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）等石油基塑料，因为它们具有优异的加工性能、成本效益以及良好的防潮和阻氧性能（Rakesh Kumar等人，2025年）。然而，塑料包装的非生物降解性和长期生态影响引发了严重的全球环境问题，因此对可持续包装材料（如基于生物的聚合物）的需求日益增加。因此，开发具有抗菌性能和生物降解性的主动包装材料，以满足环境和食品安全需求，正受到广泛关注。
生物聚合物来源于天然和可再生资源，具有生物降解性和环保性。如图1所示，生物聚合物根据来源和合成途径主要分为四类（Melarcode等人，2025年）。广泛研究的基于多糖的生物聚合物包括淀粉、壳聚糖、纤维素、果胶和卡拉胶，它们具有优异的成膜和凝胶性能，其羟基或硫酸基团使其能够与其他材料相互作用（Onyeaka等人，2022年）。另一类广泛研究的基于蛋白质的生物聚合物包括明胶、乳清蛋白、大豆蛋白和胶原蛋白，它们可以使薄膜兼具高强度和柔韧性，并由于亲水性和氨基酸组成而与其他生物聚合物具有良好的相容性（Tian等人，2023年）。微生物衍生的生物聚合物由细菌和真菌等微生物产生，代表性例子包括聚羟基烷酸酯（PHAs）、聚羟基丁酸酯（PHBs）和普鲁兰，具有良好的生物降解性和生物相容性。化学合成的生物聚合物（如聚乳酸（PLA）通过生物基物质的化学处理制成，也常用于海鲜包装。然而，在实际应用中，生物聚合物存在机械强度低、亲水性高和阻隔性能不足等缺点。近年来，纳米技术成为改善生物基包装性能的有效手段，可以增强其机械、热学和阻隔性能（Mahmud等人，2022年）。通过添加纳米填充剂（如NPs、纳米管、纳米纤维）或利用纳米技术对包装进行功能化处理，通常称为纳米包装；而进一步整合抗菌和其他活性功能则称为活性纳米包装。对于海鲜的生物基包装来说，这种活性设计能够有效抑制特定腐败微生物和食源性病原体的生长，延缓脂质氧化，并实现活性物质的刺激响应型释放（Koirala等人，2025年）。
大多数与食品包装相关的新研究都基于可生物降解材料，旨在实现环境可持续性。基于生物的智能包装最近成为研究热点，因为它还具备智能系统的功能。Du等人（2023年）和Huang与Wang（2025年）详细介绍了用于食品保鲜的智能生物包装的进展，涵盖了材料特性、合成方法、作用机制、创新生产技术和广泛应用等方面。在海鲜包装领域，Singh等人（2016年）概述了适用于海鲜的有机和无机组分的抗菌活性，为后续十年内的海鲜抗菌包装提供了重要参考和启示。Melarcode等人（2025年）的综述强调了含有精油（EOs）等有机抗菌剂的活性包装系统在海鲜保鲜中的应用。Koirala等人（2025年）关注了用于海鲜智能包装的生物纳米复合材料的进展。然而，这些文献均未专门探讨抗菌纳米包装在海鲜保鲜中的功能特性。因此，本综述重点系统地剖析了抗菌纳米包装系统，重点介绍了不同的抗菌纳米填充剂及其决定抗菌效果和应用潜力的关键构建策略，有助于更深入地理解海鲜保鲜中的抗菌包装技术，并填补现有文献的空白。
部分摘录
海鲜中的微生物腐败和食源性病原体
影响海鲜变质的因素有很多，如氧气、光线、水分和微生物活动。海鲜的腐败通常归因于三种基本机制：酶促自溶、氧化腐败和微生物降解（Nie等人，2022年）（图2）。高脂肪海鲜的氧化腐败尤为明显，主要是由不饱和脂肪酸与氧气反应引起的。这一反应在光照和金属的作用下会加速。
海鲜包装中的抗菌纳米填充剂
传统的海鲜包装仅提供被动保护，往往无法有效抑制微生物的生长。这些局限性凸显了开发新型包装的必要性，以有效抑制海鲜中的病原体和腐败微生物。活性包装已成为业界的研究焦点，而抗菌纳米包装是活性包装技术中最有前景的应用之一。将抗菌剂结合到生物聚合物基质中抗菌纳米包装的构建策略
海鲜抗菌纳米包装的发展依赖于合理的构建策略设计，这些设计直接决定了产品在储存期间的抗菌效果、耐用性和安全性。近年来，生物聚合物在解决传统塑料包装带来的环境问题方面发挥了重要作用
局限性、未来展望与结论
尽管基于生物的抗菌纳米包装在海鲜保鲜方面取得了显著进展，但仍面临多方面的挑战，阻碍了其大规模工业化应用。应对这些挑战需要针对性的创新，未来的研究方向应符合安全性、效率和可持续性的要求。本节将讨论当前基于生物的抗菌纳米包装在海鲜保鲜方面的局限性和潜在研究方向
作者声明
孟园琪：概念构思、方法论设计、实验研究、初稿撰写与编辑。
刘杰：概念构思、方法论设计及文献综述。
