食品变质是一个普遍存在的问题，对消费者健康构成重大风险。因此，历史上开发了多种保鲜技术以延长食品保质期并保持其可接受的质量。在食品保鲜技术中，保鲜材料受到了越来越多的研究关注。尽管化学合成的防腐剂具有成本效益和稳定性，但大多数不可生物降解，存在环境污染风险[1]。此外，这些合成材料主要来源于石油基原料，可能具有潜在毒性[2]。这些限制推动了绿色、无毒、可再生和可生物降解的天然聚合物基保鲜材料的发展[3]、[4]。
迄今为止，许多天然聚合物材料已被用于食品包装[5]、[6]。壳聚糖（CS）是最常见的天然聚合物之一，由甲壳类动物壳（如虾和蟹）中的几丁质脱乙酰化制成，是一种丰富的自然资源[7]、[8]、[9]。由于CS具有无毒、良好的生物相容性、可生物降解性以及良好的成膜性能等优点，它在食品加工、医学、生物技术等领域有着广泛的应用[10]、[11]、[12]。为了克服这些限制，将CS化学改性为水溶性衍生物是一种关键策略。其中，O-羧甲基壳聚糖（O-CMC）是一个特别有前景的候选材料。将CS转化为O-CMC不仅显著提高了其在广泛pH范围内的水溶性，还保留并增强了其固有的优点。与CS前体相比，O-CMC具有更好的成膜能力、更高的生物相容性，以及显著改善的抗菌和抗氧化活性。CS中的氨基和羟基等官能团具有高反应性，为合成具有适当物理和化学性质的衍生物提供了可能性[13]、[14]、[15]、[16]。
文献和我们的实验结果表明，单一天然聚合物材料并不能很好地保持食品新鲜度。一种常见的方法是结合其他天然活性成分[17]、[18]、[19]。精油（EOs）是广泛使用的天然活性物质，具有出色的生物活性，包括抗菌、抗氧化、抗抑郁和抗癌特性，在食品、制药、化妆品和包装行业中有应用[20]、[21]。因此，将天然聚合物材料与EOs结合用于保鲜包装引起了广泛关注。所有封装EOs的天然聚合物包装材料都有可能迁移到食品中，从而抑制腐败微生物的生长并延长保质期[22]、[23]。
Amor等人[24]采用振动技术将Ocimum basilicum精油微胶囊化到基于壳聚糖的可食用薄膜中，用于保存煮熟的火腿。结果表明，这种活性薄膜不仅抑制了细菌生长，还保持了包装食品的pH值。He等人[25]将丁香精油（CEO）加入CS中，制备了CS-CEO薄膜，用于保存新鲜切开的苹果。添加EO显著提高了CS薄膜的物理、化学和抗菌性能，有效延缓了新鲜切开苹果的质量恶化，展示了其作为活性涂层的潜力。除了EOs，其他天然活性成分，如花青素和儿茶素，也被用于智能包装的研究。这些化合物具有抗氧化活性和实时pH感应的双重功能，为食品保鲜和质量监测提供了新的策略[26]、[27]。
尽管通过混合、微胶囊化和其他物理方法将EOs加入CS的研究非常广泛[28]、[29]，但仍存在一些挑战。高分子量CS（≥100 kDa）[30]的溶解度较低，EO的保留能力有限，限制了其在这些应用中的效果。此外，EO的挥发性导致其随时间显著损失，降低了其抗菌和防腐效果。为了克服这些限制，本研究提出通过Schiff碱形成将紫苏精油（PEO）化学接枝到羧甲基改性壳聚糖上。这种方法稳定了EO与改性CS之间的键，减少了挥发性，提高了包装材料的长期稳定性和抗菌性能。该产品被用作大黄鱼的防腐涂层，减少了微生物引起的腐败。
本研究通过将CS转化为O-CMC，然后通过与紫苏醛或PEO的Schiff碱反应，合成了新型抗菌剂，得到了紫苏醛羧甲基壳聚糖Schiff碱（P-CCSB）和紫苏精油羧甲基壳聚糖Schiff碱（PEO-CCSB）。通过FTIR、1H NMR、SEM、元素分析（EA）、XRD、DSC、TGA和XPS等综合表征方法确认了成功的合成。结果表明，所得到的羧甲基壳聚糖Schiff碱（CCSB）对革兰氏阳性（S. aureus）和革兰氏阴性（E. coli、S. putrefaciens、P. fluorescens）细菌具有优异的抗菌活性，通过最小抑制浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC）测定进行了评估。将其作为大黄鱼的涂层应用后，发现PEO-CCSB显著抑制了微生物生长和质量恶化，显示出其作为有效食品防腐材料的强大潜力。
