食品系統對塑料包裝的廣泛依賴源于其輕質、可塑性與優良的阻隔性能，但不可生物降解特性帶來了嚴重的環境污染問題，促使全球尋求可生物降解的包裝替代方案。基于多糖的生物可降解薄膜，因其天然、可再生、公認安全（GRAS）等特性而極具前景。其中，從褐藻中提取的線性陰離子多糖海藻酸鈉（Sodium Alginate, SA）和具有高持水性的魔芋葡甘露聚糖（Konjac Glucomannan, KGM）是兩種有代表性的材料。然而，多糖基薄膜易因機械損傷（如開裂、針孔）而喪失保護功能。受生物組織自我修復機制的啟發，開發具有內在自修復功能的智能包裝材料成為研究熱點。許多現有自修復生物聚合物體系制備工藝復雜，限制了其規模化應用。為應對這些挑戰，本研究旨在開發一種基于SA和KGM、以山梨糖醇為增塑劑、通過簡易一步流延法制備的可自愈、可生物降解薄膜，并評估其在實際食品保鮮中的應用效果。

通過一步流延法（見圖1a示意）制備了純SA膜和SA/KGM復合膜（SAKGM）。選定的優化配方為1.5% (w/v) SA 和 0.5% (w/v) KGM，并添加1.5% (v/v) 山梨糖醇作為增塑劑。所制備的薄膜呈透明、柔韌狀（圖1b）。傅里葉變換紅外光譜（FTIR）分析（圖1c）確認了薄膜的成功形成，并在約3266 cm^?1和 2929 cm^?1處觀察到分別對應于O–H和C–H伸縮振動的吸收峰，這很可能源于山梨糖醇的引入。SAKGM復合膜在1023 cm^?1和 882 cm^?1附近的特征吸收帶表明SA與KGM之間形成了氫鍵網絡而非共價連接，增強了分子相容性。X射線衍射（XRD）分析（圖1d）顯示SA和SAKGM膜均呈無定形結構，未形成新的結晶相。掃描電子顯微鏡（SEM）圖像（圖1e）表明兩種薄膜表面連續、無裂紋和孔隙，SAKGM膜的表面更為光滑致密，這歸因于聚合物之間的強氫鍵作用。水接觸角（WCA）測量（圖1f）顯示SA膜和SAKGM膜的接觸角分別為(67.63 ± 5.27)° 和 (64.83 ± 5.36)°，均低于90°，表明它們具有親水表面。

自愈性能通過光學顯微鏡觀察評估（圖2a）。薄膜樣品被劃傷后，滴加約100 μL蒸餾水觸發修復過程。如圖2b和c所示，SA和SAKGM薄膜均能通過水觸發實現有效自愈，其機制基于可逆氫鍵作用。SA在再水化時可通過–COO^?和 –OH基團重新形成鍵合，而KGM憑借其強大的吸水能力和源自乙酰化葡甘露聚糖結構的鏈流動性，增強了這一過程。值得注意的是，SAKGM薄膜在大約120秒內實現了完全視覺修復，而SA薄膜則需要大約240秒。這種加速的自愈歸因于KGM卓越的吸水能力（據報道1克KGM可通過密集的氫鍵網絡結合多達100克水），從而促進了聚合物鏈的溶脹并為受損區域提供了更多的羥基以促進快速氫鍵形成。與其他需要復雜層疊組裝或深共晶溶劑處理的自愈體系相比，本研究采用的一步流延法僅使用水作為溶劑，工藝簡單，更具規模化應用潛力。

薄膜的厚度、拉伸強度、斷裂伸長率（EAB）、楊氏模量和水蒸氣透過率（WVTR）等物理機械特性在自愈前后被系統評估（圖3）。測量結果顯示，自愈過程對薄膜厚度沒有顯著影響。SAKGM膜因其更高的固含量而略厚于SA膜。在拉伸強度方面，自愈后的SA膜（SA-SH）和SAKGM膜（SAKGM-SH）與初始膜相比均無顯著差異，表明自愈過程未實質性損害拉伸完整性。然而，在斷裂伸長率（EAB）方面，SAKGM膜表現出更低的數值，暗示其因KGM的加入形成了更致密的基體而增加了脆性。楊氏模量數據支持了這一解釋，SAKGM膜的楊氏模量顯著高于SA膜，表明KGM的加入通過增強分子間相互作用使薄膜基質增強和 stiffen（剛性增加）。自愈效率的定量計算表明，SA膜和SAKGM膜的拉伸強度恢復效率分別為(95.76 ± 0.06)% 和 (73.65 ± 0.10)%，顯示了優異的機械性能恢復能力。在水蒸氣透過率（WVTR）方面，自愈前后SA膜和SAKGM膜的WVTR值均無統計學顯著差異，表明自愈過程也很好地維持了薄膜的阻濕性能。

在評估了薄膜的機械特性和自愈性能后，研究選取了自愈性能更優的SAKGM薄膜，在紅葡萄（Vitis vinifera L.）上進行了為期20天的應用試驗。試驗設置了三種處理：未涂層對照組、刷涂SAKGM溶液組（圖4a）以及包裹預成型SAKGM薄膜組（圖4b）。評估參數包括失重、硬度、可滴定酸度、維生素C含量和顏色變化。結果顯示，在環境條件下儲存20天后，未涂層葡萄在第五天即失重11.38%，并在第八天出現明顯腐敗。相比之下，刷涂和包裹處理的葡萄總失重率分別僅為(21.82 ± 1)% 和 (22.93 ± 1.67)%，兩者性能相當，表明薄膜有效形成了半透性屏障，減少了水分蒸騰。在硬度保持方面，處理組葡萄的硬度下降也更為緩慢，這得益于減少的水分流失以及形成的微環境可能抑制了與細胞壁降解相關的酶（如果膠酶和果膠甲酯酶）活性。在可滴定酸度（主要反映酒石酸、蘋果酸和檸檬酸等有機酸含量）方面，處理組葡萄在整個儲存期間保持了相對穩定的酸度水平，而對照組則持續下降。在維生素C保留方面，處理組葡萄的維生素C含量下降顯著低于對照組，這歸因于薄膜降低了氧氣滲透性和水分蒸發，從而減緩了抗壞血酸的氧化降解。在顏色保持方面，通過視覺外觀（圖5a）和顏色差異值（ΔE， 圖5c）的定量分析表明，刷涂和包裹處理有效延緩了葡萄的褐變和變色，ΔE值顯著低于未涂層對照組。這證明了SAKGM薄膜通過限制氧氣和水分擴散，有效抑制了酶促褐變反應，保留了葡萄的視覺品質。

本研究通過簡單、可規模化的一步流延法，成功開發了基于海藻酸鈉（SA）和魔芋葡甘露聚糖（KGM）的可自愈、可生物降解薄膜。所得薄膜表現出優異的水觸發內在自愈能力，拉伸強度恢復效率高，且自愈過程保持了薄膜的機械和阻隔性能完整性。在葡萄上的應用試驗進一步凸顯了該薄膜在生鮮農產品保鮮方面的潛力，能有效減少失重、保持硬度、維持酸度和維生素C水平并保護色澤。這些發現強調了SAKGM薄膜在延長食品貨架期和支持可持續包裝方面的雙重功能。其食品級成分、易于應用和水觸發修復特性，使其成為食品包裝系統中具有實際應用前景的候選材料。未來研究可關注通過摻入活性劑等功能化改性，以進一步增強其抗菌或抗氧化性能。