365英国上市李颖为第一作者，华南理工大学食品科学与工程公司韩忠副教授为通讯作者。该工作发表于Innovative Food Science & Emerging Technologies，报道了脉冲电场辅助双醛淀粉交联改性大豆分离蛋白薄膜的策略，系统考察了脉冲电场强度对薄膜微观结构、力学性能及紫外屏蔽性能的影响。

一、研究背景

 大豆分离蛋白（SPI）具有来源广泛、可再生及可降解等优势，在食品包装领域应用前景广阔。然而，天然SPI薄膜质地脆硬、韧性不足，难以满足实际应用要求。传统增塑、化学交联及物理共混等改性策略各自存在局限：增塑剂会降低强度并有迁移风险，小分子醛类交联剂存在毒性问题，物理方法对力学性能提升有限。因此，亟需开发一种安全高效且能协同提升薄膜强度与韧性的改性策略。

二、研究内容

 本研究将脉冲电场（PEF）处理与双醛淀粉（DAS）交联相结合，在SPI薄膜内构建共价-非共价双重交联网络。DAS分子链上的醛基与SPI氨基发生席夫碱反应形成共价键；PEF通过瞬时高压脉冲诱导蛋白质结构解折叠，促进交联反应高效进行。

图1. SPI基薄膜的结构表征(a) FTIR谱图；(b)XRD谱图；(c)DSC 曲线；(d)-(f) SPI、SPI/P 和 SPI/P/D-0 的N 1s XPS 光谱解卷积

 结构表征（图1）表明，FTIR中1625 cm⁻¹处C=N伸缩振动峰的出现及XPS中399.35 eV处新特征峰证实了席夫碱键的形成。XRD结果显示交联反应破坏了SPI分子链有序排列；AFM观察（图2）显示随PEF强度增加薄膜表面粗糙度从5.9nm升至9.64nm，反映内部交联网络趋于致密。

图2 样品的AFM 和相应的3D图像

图3 PEF强度对SPI基薄膜力学性能的影响

 力学性能测试结果表明（图3），双重交联网络的构建显著提升了薄膜的力学性能。SPI/P/D-6薄膜（6 kV/cm PEF处理）的杨氏模量达到467.1 MPa，韧性为36.2 MJ/m³，较传统甘油增塑SPI薄膜分别提高了644%和654%。

 紫外-可见光谱分析（图4）表明，经DAS交联后薄膜的紫外屏蔽性能显著提升：SPI/P/D-6和SPI/P/D-8薄膜在UVA波段（320–400nm）的屏蔽率均超过99%。该性能归因于席夫碱反应生成的亚胺基团（-HC=N-）对紫外光的高效吸收特性。随薄膜厚度从0.05mm增至0.16mm，屏蔽率由88.65%提升至99.11%，呈明显的厚度依赖性。

图4 SPI基薄膜的紫外-可见透射光谱

 机制解析（图5）：圆二色光谱（CD）及分子动力学模拟结果表明，PEF处理可诱导SPI分子中α-螺旋结构含量降低、无规卷曲含量增加，蛋白质结构趋于伸展，暴露出更多可与DAS反应的氨基位点。在6 kV/cm强度下，SPI-6的表面疏水性较未处理组增加了62.78%，色氨酸残基荧光强度达最大值，表明蛋白三级结构发生了最大程度的解折叠。然而当PEF强度升至8 kV/cm时，过度暴露的疏水区域导致分子重新聚集，削弱了交联效率，这与力学性能先升后降的变化趋势一致。

图5 不同电场强度下，SPI-11S 和 SPI-7S 在50 ns 时的三维空间结构

三、总结与展望

 本研究通过PEF辅助DAS交联策略成功制备了高强韧、高紫外屏蔽的SPI基薄膜。主要结论：（1）PEF可有效诱导SPI结构从紧密球蛋白向松散无规卷曲转变，暴露反应位点；（2）席夫碱共价键与氢键非共价键协同构建双重交联网络，杨氏模量达467.1 MPa，韧性达36.2 MJ/m³，较甘油增塑膜分别提升644%和654%；（3）亚胺基团赋予薄膜>99%紫外阻隔性能；（4）6 kV/cm为最优PEF强度。

 该研究为高性能植物蛋白基包装材料开发提供了新思路。未来可进一步考察该策略在其他植物蛋白体系中的适用性，并优化薄膜的阻氧及抗菌等功能。

文章信息

 该工作以“Pulse electric field-assisted preparation of soy protein isolate-based films with excellent mechanical strength and UV barrier performance”为题发表于Innovative Food Science & Emerging Technologies，DOI: 10.1016/j.ifset.2026.104582，链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1466856426001505。获得国家自然科学基金（32372474、U23A20267）、国家重点研发计划（2024YFD2100604）及广东省重点研发计划（2023B0202030002）等项目资助。