《Coatings》：Biodegradable Chicken Feet Gelatin–Clove Oil Active Films for Environmentally Friendly Food Packaging
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鸡脚作为一种富含胶原蛋白、储量丰富且成本低廉的家禽副产物，被用于提取明胶，并进一步制备含食品级丁香精油（CEO）、甘油、山梨醇和吐温20的活性可生物降解薄膜。明胶提取采用0.5 M NaOH预处理，随后在66 °C条件下以5%乙酸进行提取，明胶得率为11.22
鸡脚作为一种富含胶原蛋白、储量丰富且成本低廉的家禽副产物，被用于提取明胶，并进一步制备含食品级丁香精油（CEO）、甘油、山梨醇和吐温20的活性可生物降解薄膜。明胶提取采用0.5 M NaOH预处理，随后在66 °C条件下以5%乙酸进行提取，明胶得率为11.22%。研究人员通过改变CEO浓度和增塑剂组成，制备了8种明胶-CEO薄膜。供应商声明的CEO组分以丁香酚为主，并通过琼脂纸片扩散法、最低抑菌浓度（MIC）和最低杀菌浓度（MBC）测定其对大肠杆菌（Escherichia coli）、Kluyvera sp.和阴沟肠杆菌（Enterobacter cloacae）的抗菌活性，所有实验均进行3次重复。CEO对E. coli、Kluyvera sp.和E. cloacae的抑菌圈分别为22、14和19 mm；不含精油的空白6 mm对照纸片在纸片边缘之外未形成抑菌环。对应3种菌株的MIC/MBC值分别为5/6、3/4和4/5 mg/mL。所有薄膜均表现为连续、平滑且可剥离；含山梨醇的配方比较不含山梨醇的配方更清晰且柔韧性更高。水溶性范围为37.67%–48.78%，不透明度为5.26 × 10?3–9.20 × 10?3 A500 mm?1，厚度为11.75–23.75 μm。在重量法筛查方案下，所有配方均未检测到水蒸气传递。所有薄膜在土壤中均于6–10天内完全肉眼消失。在樱桃番茄试验中，表现最佳的涂层将可接受贮藏期由约5天（未涂层对照）延长至17–20 °C条件下的10天。
该论文发表于《Coatings》，聚焦于以低值家禽副产物构建环境友好型活性食品包装材料的研究。当前食品包装领域长期依赖石油基高分子材料，这类材料虽然具有良好的加工性和屏障性能，但难降解、易在环境中累积，已成为食品工业可持续发展中的突出问题。与此同时，新鲜果蔬因含水量高、呼吸作用旺盛、表皮脆弱，在常温流通过程中极易发生软化、腐败和感官品质下降，因此对兼具安全性、可降解性、抑菌性和低成本的包装或涂层体系存在现实需求。明胶作为一种来源广泛的天然高分子，具有良好的成膜性和一定的气体阻隔能力，可用于可食性涂层体系；而丁香精油（CEO）因富含丁香酚，具有明确的植物源抑菌潜力。基于此，研究人员以鸡脚这一富胶原蛋白的屠宰副产物为原料提取明胶，并将其与食品级CEO、甘油和山梨醇复配，构建可生物降解活性薄膜/涂层体系，系统考察其成膜特性、抗菌性能、物理性质、土壤降解行为及对樱桃番茄的保鲜效果。研究结果表明，鸡脚可高效转化为食品级明胶，CEO可作为有效的抗菌活性相，双增塑体系有助于改善薄膜透明性与柔韧性，优选配方能够显著延长樱桃番茄的可接受贮藏时间。该研究的重要意义在于证明了低值禽类副产物资源化、高附加值利用的可行性，并为开发低成本、可降解、适用于鲜食农产品的活性包装材料提供了实验依据。
在技术方法方面，研究人员首先以阿尔及利亚Tébessa家禽屠宰场来源的新鲜鸡脚为原料，经0.5 M NaOH预处理和5%乙酸热提取得到明胶粉；随后以明胶为基体，结合不同剂量CEO及甘油-山梨醇双增塑体系制备8种薄膜配方。研究人员依据供应商组分数据确认CEO以丁香酚为主要成分，并采用纸片扩散法、MIC和MBC评价其对3种革兰阴性菌的抑菌活性。进一步通过感官观察、偏振光显微镜、厚度、不透明度、水溶性、水蒸气传递筛查和土壤掩埋试验评估薄膜性能，最后选取4种配方对樱桃番茄进行浸涂保鲜验证。
在“Gelatin Yield and Primary Organoleptic Observations”部分，研究人员首先报告了鸡脚明胶的提取效率及原料初步感官性质。结果显示，明胶得率为11.22% ± 0.31%，所得产物为浅黄色结晶性粉末且无可检测异味，符合食品级明胶的基本特征；CEO为黄色液体，具有明显的芳香性和以丁香酚为特征的辛香气味。通过与既往不同提取工艺所得结果对比，研究表明本研究采用的NaOH预处理-乙酸提取序列在鸡脚明胶回收方面具有较高效率，说明该工艺对非胶原结缔组织的去除以及后续胶原溶出具有良好促进作用。
在“Chemical Profile and Antibacterial Activity of the CEO”部分，研究人员阐明了CEO的主要化学构成及其体外抗菌效力。供应商提供的成分数据表明，CEO为高度丁香酚主导型精油，其中丁香酚含量为82.4%，其次为乙酸丁香酚酯和β-石竹烯，甲基丁香酚与糠醛仅为痕量。抗菌实验显示，该全成分CEO对3种受试革兰阴性菌均具有抑制作用：对E. coli、Kluyvera sp.和E. cloacae的抑菌圈分别达到22.0、14.0和19.0 mm。其MIC分别为5、3和4 mg/mL，MBC/MIC比值为1.20–1.33，支持其表现为杀菌效应而非单纯抑菌效应。该部分结果说明，食品级全丁香精油可作为明胶基活性包装中的有效抗菌相。
在“Film Sensory Properties and Microstructure”部分，研究人员考察了8种明胶-CEO薄膜的外观、操作性及微观结构特征。结果表明，所有配方均可形成连续、平滑且易于剥离的薄膜，说明鸡脚来源明胶具有良好成膜能力。不含山梨醇的薄膜呈浅黄色并具有弹性，而含山梨醇配方表现出更高透明度和更显著的弹性，显示甘油-山梨醇双增塑体系能够优化薄膜的机械与视觉性质。CEO的加入主要改变了气味特征，使薄膜呈现丁香油特有辛香，而在所设浓度范围内并未对表面或质地产生明显差异。偏振光显微观察显示，疏水性CEO相以异质分散结构嵌入连续的明胶基质中，反映出蛋白亲水相与油相之间存在部分不相容性；同时，较清晰且更柔韧的薄膜往往对应更细小的分散结构，提示双增塑条件下CEO分散状态得到改善。
在“Physical Properties of the Films”部分，研究人员系统测定了薄膜的水溶性、不透明度、厚度和水蒸气传递表现。结果显示，各配方水溶性为37.67% ± 1.2%至48.78% ± 1.8%，提示这些蛋白基薄膜在水环境中具有中等敏感性；不透明度介于5.26 × 10
?3 A
500 mm
?1与9.20 × 10
?3 A
500 mm
?1之间，说明不同增塑剂与CEO组合可显著影响光学性质；厚度范围为11.75 ± 0.25 μm至23.75 ± 0.50 μm，其中部分配方透明度更高，另一些配方厚度更大。重量法筛查中，所有薄膜在测试周期内均未出现超出天平检测阈值的质量变化，因此未检测到可测水蒸气传递。该结果提示所制备薄膜在实验条件下表现出较高表观阻湿性，但作者同时明确指出，这一结果属于定性筛查证据，而非标准化水蒸气渗透率测定值。
在“Soil Biodegradation”部分，研究人员评估了薄膜在土壤环境中的可视化降解行为。结果表明，8种薄膜在土壤掩埋后均于6–10天内完全肉眼消失，终点时未能回收任何可称量碎片，因此结果以“完全可视消失”而非质量损失动力学形式呈现。这一现象说明由蛋白质-多元醇构成的基体在潮湿土壤中易受微生物和酶促水解作用影响，能够较快降解。对于面向短期使用的新鲜果蔬可食性涂层而言，两周内实现完全环境消失具有明确的生态意义。
在“Cherry Tomato Preservation”部分，研究人员将体外性能与真实食品模型相联系，验证所制备活性涂层在果蔬保鲜中的实际效果。研究选择S2、S4、S5和S7四种配方，对比CEO添加量以及是否含山梨醇对保鲜效果的影响。结果显示，未涂层樱桃番茄在17–20 °C条件下约5天内即出现表皮变暗、软化、异味及可见腐烂；所有涂层处理组在第5天后仍保持可接受状态。综合表现最优的是S4配方，即1.0 g CEO、1 g甘油和1 g山梨醇的组合，其次为S2；二者均可将樱桃番茄的可接受外观、气味和质地维持至第10天。相比之下，不含山梨醇的S5和S7效果较差，说明涂层连续性与附着性对保鲜贡献并不低于CEO剂量本身。该部分结果证明，合理设计的鸡脚明胶-CEO活性涂层可显著延缓新鲜番茄的感官劣变。
讨论部分围绕原料资源化、抗菌机制、成膜调控、环境降解和食品应用价值进行了归纳。研究人员指出，11.22%的明胶得率高于多数既往鸡脚提取报道，证实鸡脚是被低估的有效明胶原料，也说明该提取工艺在循环生物经济（circular-bioeconomy）框架下具有资源增值潜力。CEO的杀菌作用与其高含量丁香酚密切相关，后者能够破坏细胞膜完整性、耗散质子梯度并抑制呼吸酶活性，因此可作为活性包装中的核心抗菌相。双增塑体系则通过调控分子间氢键和链段流动性改善薄膜透明性及弹性，并可能促进油相更细致地分散于明胶网络中。研究还指出，虽然各薄膜均显示未检测到水蒸气传递，但该结果尚不能替代标准化水蒸气渗透率（WVP）测定；同样，土壤降解结果虽具有环境指示意义，但仍需后续采用标准化动力学方法进一步量化。樱桃番茄试验则将体外抑菌与真实保鲜场景结合起来，说明该体系不仅在实验层面具备抗菌活性，也具备实际应用潜力。整体上，论文构建了一个逻辑一致的概念验证：以低成本鸡脚明胶作为基体、以食品级CEO作为活性相、以甘油-山梨醇复合作为增塑调控手段，可获得兼具成膜性、抑菌性、可降解性及鲜果保鲜效果的活性包装体系。
研究结论部分可译为：研究人员首次将鸡脚提取明胶与食品级全丁香精油（CEO）及甘油-山梨醇双增塑体系结合，用于制备具有抗菌活性的活性薄膜。所提取明胶以干重计得率为11.22%，高于多数既往鸡脚提取方案。CEO对3种革兰阴性菌表现出杀菌活性，MBC/MIC为1.20–1.33。所有薄膜均连续、平滑且可剥离；山梨醇改善了透明性和柔韧性。在重量法筛查试验中未检测到水蒸气传递。土壤掩埋结果显示，薄膜可在6–10天内完全消失。配方S4（1.0 g CEO、1 g甘油、1 g山梨醇）将樱桃番茄在17–20 °C下的可接受贮藏时间由约5天（未涂层）延长至10天。未来研究将补充傅里叶变换红外光谱（FTIR，傅里叶变换红外）、扫描电子显微镜（SEM，扫描电镜）、标准化水蒸气渗透率测定、拉伸性能测试、薄膜直接接触抗菌试验以及食品接触安全性验证和放大试验，以推动该体系的实际应用。
