国家重点研发计划|集美大学张玉苍教授、吴夏泠讲师：鸡蛋壳膜酶解物/壳聚糖复合薄膜的制备及性能表征

摘要：基于鸡蛋壳膜制备抗菌抗氧化功能的薄膜，既能作为食品保鲜材料减少经济损失，也可提高鸡蛋壳废弃物的综合利用价值。本研究利用生物酶水解鸡蛋壳膜，研究水解条件对酶解液溶菌酶活力和DPPH·清除率的影响，将蛋壳膜酶解液冷冻干燥获得的冻干物（Enzymolysis of egg shell membrane，E-ESM）与壳聚糖复合制备活性包装薄膜，研究E-ESM对壳聚糖薄膜结构和性能的影响，并将该薄膜应用于草莓保鲜试验。结果表明：9 U/mg碱性蛋白酶在50 ℃下酶解4 h后，蛋壳膜酶解液有2.26 U/mL的溶菌酶活力和38.23%的DPPH·清除率；E-ESM和壳聚糖以3:5（v:v）的比例制备的薄膜表现出良好的机械性能（拉伸强度11.32 MPa，断裂伸长率11.75%）、紫外光阻隔能力（紫外光透过率42%）、水蒸气透过率（（8.89±0.6）×10−11 g·m/（m2·s·Pa））、氧气透过率（（2.12±0.6）×10−5 g·mm/（m2·s））、对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制率分别是83.33%和80.85%、生物相容性中细胞存活率均在90%以上。在24 ℃贮藏8 d后，实验组的失重率（29.06%）较对照组降低15.43%、丙二醛含量（911.78 µmol/L）较对照组降低6.96%、VC含量（57.27 mg/100 g）较对照组保留74.82%，pH（3.77）和糖度（11.03°Brix），结果表明复合薄膜能够有效延长草莓货架期4~6 d，具有作为活性食品包装薄膜的潜力。

PART.01

结果

本章节重点包括：1. 确定蛋壳膜酶解的最佳条件为碱性蛋白酶（用量9 U/mg）在50℃下酶解4小时，该条件能较好保留溶菌酶活性并提高抗氧化性；2. 通过SDS-PAGE证实酶解产物含有溶菌酶，FTIR分析显示蛋壳膜酶解物与壳聚糖通过氢键相互作用；3. 复合薄膜表征表明：随着蛋壳膜酶解物添加量增加，薄膜厚度增加、紫外线阻隔性增强、疏水性提高，但水蒸气透过性略有上升；4. 薄膜表现出良好的抗菌活性（对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抑制率超80%）和生物相容性（细胞活力>90%）；5. 草莓保鲜实验证明E-ESM0.6%/CS复合薄膜能有效延缓果实成熟、减少水分流失、抑制脂质过氧化，显著延长草莓货架期。

图  1   酶解条件对鸡蛋壳膜酶解的影响

Figure  1.   Effect of enzymatic hydrolysis conditions on enzymatic hydrolysis of egg shell membrane

图  2   E-ESM的SDS-PAGE

Figure  2.   SDS-PAGE of E-ESM

注：M为蛋白Maker、标品为溶菌酶标品、样品为E-ESM样品。

图  3   E-ESM/CS薄膜的FTIR谱图

Figure  3.   FTIR spectra of E-ESM/CS thin films

图  4   E-ESM/CS薄膜表面（A~E）和薄膜截面（a~e）的SEM图

Figure  4.   SEM images of E-ESM/CS film surface (A~E) and film cross section (a~e)

图  5   E-ESM/CS薄膜的物理性能

Figure  5.   Physical properties of E-ESM/CS films

图  6   不同E-ESM添加量的水蒸气透过率（A）和氧气透过率（B）图

Figure  6.   Diagrams of water vapor permeability (A) and oxygen permeability (B) with different addition amounts of E-ESM

图  7   不同E-ESM添加量的E-ESM/CS的热重（A）和差热重（B）图

Figure  7.   Thermogravimetric (A) and differential thermogravimetric (B) graphs of E-ESM/CS with different E-ESM additions

图  8   不同E-ESM添加量的E-ESM/CS薄膜对金黄色葡萄球菌（A）和大肠杆菌（B）抑菌活性

Figure  8.   Inhibition of S. aureus (A) and E. coli (B) by E-ESM/CS films with different E-ESM supplemental levels

图  9   不同E-ESM添加量的E-ESM/CS薄膜对细胞活力的影响

Figure  9.   Influence of E-ESM/CS films with different E-ESM supplemental levels on cell viability

图  10   草莓贮藏期间品质变化的指标

Figure  10.   Index of strawberry quality change during storage

注：贮藏末期不同小写字母表示数据差异显著，P<0.05。

本章节总结了以鸡蛋壳膜酶解物与壳聚糖复合制备薄膜的研究成果，重点包括：成功制备出具有高溶菌酶活性和抗氧化性的酶解液，通过氢键作用形成结构致密的复合薄膜，该薄膜具备优异的机械性能、紫外线阻隔性和疏水性，草莓保鲜实验证明其能有效延缓果实后熟代谢，实现了蛋壳废弃物的高值化利用。同时指出当前酶解产物分子量分布较宽的不足，未来需优化反应条件以提高产物活性与特异性，研究为活性包装材料设计提供了新思路。

PART.03

思维导图

引用本文：李欣怡，吴夏泠，刘群，等. 鸡蛋壳膜酶解物/壳聚糖复合薄膜的制备及性能表征[J]. 食品工业科技，2026，47（2）：297−307. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025030080.

Citation：LI Xinyi, WU Xialing, LIU Qun, et al. Preparation and Performance Characterization of Eggshell Membrane Enzymatic Hydrolysate/Chitosan Composite Film[J]. Science and Technology of Food Industry, 2026, 47(2): 297−307. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025030080.

通信作者简介

张玉苍，男，蒙古族，二级教授，博士生导师，东京大学博士，东京农业大学博士后（日本学术振兴会外国人特别研究员）。新世纪百千万人才工程国家级人选，享受国务院政府特殊津贴。福建省闽江学者讲座教授，福建省级高层次人才（B类），厦门市A类高层次人才，厦门市双百人才。长期从事生物质废弃物（包括秸秆类农林废弃物、虾蟹壳、藻类等海洋和水产品加工废弃物、餐厨及食品下脚料等）等多糖资源高值化利用研究，在国内外学术期刊上发表研究论文200余篇，以第一完成人获授权国家发明专利20余项，主持十四五国家重点研发计划项目课题1项、国家自然科学基金4项等纵、横向科研项目40余项，获国家级教学成果奖一等奖、中国石油和化学工业优秀出版物（教材）奖一等奖、省部级科技进步奖和校级教学成果奖多项，主编教材3部，多篇省级优秀博士论文和优秀硕士论文指导教师，被评为海南大学“最受研究生欢迎的导师”，先后被《中华儿女》《中国教育报》《海南日报》及海南电视台《最美科技人》栏目进行专题报道。