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廣西大學(xué)林寶鳳教授團(tuán)隊(duì) IJBM: 銅氨纖維的新應(yīng)用 - 原位合成 HKUST-1構(gòu)建殼聚糖季銨鹽活性包裝膜
2025-02-20  來源：高分子科技

  鮮切水果作為一種新鮮、易食和健康的產(chǎn)品受到消費(fèi)者的喜愛。然而，鮮切水果加工過程中的機(jī)械操作會(huì)損壞水果組織，使其更容易褐變、軟化和變質(zhì)。當(dāng)前，常使用抗壞血酸和亞硫酸鹽等傳統(tǒng)褐變劑保鮮，但抗壞血酸和亞硫酸鹽的使用存在一定的安全問題。肉桂醛（CIN）具有出色的抗氧化能力、廣泛的抗菌活性和較少的副作用被廣泛應(yīng)用于食品加工和保鮮中。然而，CIN 的不穩(wěn)定性和揮發(fā)性使得其在食品包裝領(lǐng)域受到了限制。普遍的解決方法是使用CIN 與天然聚合物進(jìn)行復(fù)合得到薄膜或涂層。不過，在薄膜或涂層中直接添加 CIN 往往會(huì)影響食物的口感。因此，兼顧肉桂醛穩(wěn)定性、食物口感和降低鮮切水果的安全風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)水果保質(zhì)期具有重要的意義。


  近日，林寶鳳教授團(tuán)隊(duì)成功制備了殼聚糖季銨鹽/銅氨纖維@HKUST-1/肉桂醛 （CCAHC） 包裝膜，以銅氨纖維（CA）為前驅(qū)體，通過原位生長(zhǎng)法合成 HKUST-1（CAH）并對(duì)CIN進(jìn)行封裝，而后將其與殼聚糖季銨鹽 （CQAS） 結(jié)合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：基于銅氨纖維制備的 HKUST-1，一方面與 CQAS 具有良好的相容性，提高了薄膜的機(jī)械性能。另一方面，其多孔結(jié)構(gòu)還能包裹 CIN，顯著提高 CIN 的穩(wěn)定性（203 h）。此外，得益于 HKUST-1 中 CIN 和 Cu2+ 的持續(xù)釋放，CCAHC 薄膜不僅具有持久的抗菌活性（12 day，95%），可有效延長(zhǎng)草莓的保質(zhì)期，而且還具有出色的抗氧化性（20 h，84%），可保持鮮切蘋果的良好外觀（＞14 h）。同時(shí)，CCAHC 薄膜在溶液中具有很好的降解性，有望成為一種綠色包裝材料。因此，這項(xiàng)工作為設(shè)計(jì) CIN 封裝和生物活性包裝膜的制備提供了新的見解。


  該工作以“In situ synthesis of HKUST-1 on copper-ammonia fiber for preparation of quaternary-ammonium chitosan based active packaging with sustained-release cinnamaldehyde”為題發(fā)表于《International journal of biological macromolecules》。論文的通訊作者為廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院林寶鳳教授，第一作者為2022級(jí)碩士研究生石宇燕。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金（22175045）和廣西自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（2021GXNSFDA220005）的資助。


圖 1. CAH 的 (a) FT-IR和 (b) XRD；復(fù)合薄膜的 (c) FT-IR和 (d) XRD；(e) CAH 和 (f) CCAHC 的SEM；CAH 中 (g1) C 1s、(h1) O 1s 和 (i1) Cu 2p 的高分辨率 XPS 光譜；CCAHC 中 (g2) C 1s、(h2) O 1s 和 (i2) Cu 2p 的高分辨率 XPS 光譜。


圖 2. (a) CCAHC 薄膜中的 CIN 釋放行為; (b-f) 負(fù)載 CIN 的 CCAHC薄膜的擬合回歸線。


圖 3. (a) PE、CQAS、CCAH 和 CCAHC 薄膜的 ABTS 和(b) DPPH 自由基清除活性; (c) CCAHC 薄膜隨時(shí)間變化的 DPPH 自由基清除活性; (d) 復(fù)合薄膜在 200-800 nm的透射率; (e) CQAS、CCAH 和 CCAHC 薄膜的照片; (f) 復(fù)合薄膜的不透明度。


圖 4.  (a) 復(fù)合薄膜 (Ⅰ: CQAS；Ⅱ: CCAH；Ⅲ: CCAHC) 對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌圈照片; (b) 復(fù)合薄膜的抑菌圈直徑; (c) 與樣品(Ⅰ: 對(duì)照組; Ⅱ: CCAHC) 接觸后瓊脂平板上的存活菌照片; (d) 金黃色葡萄球菌和 (e) 大腸桿菌接種不同樣品后的生長(zhǎng)曲線。


圖 5.  (a) 復(fù)合薄膜對(duì)草莓的保鮮效果 (Ⅰ: CK; Ⅱ: PE; Ⅲ: CQAS; Ⅳ: CCAHC); (b) 重量損失; (c) pH 值; (d) 硬度; (e) TSS。


圖 6.  (a) 儲(chǔ)存期間不同復(fù)合膜處理的鮮切蘋果照片; (b) Δa*和 (c) Δb*; (d) 褐變指數(shù)(BI)。


  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813025008918

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（責(zé)任編輯：xu）
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