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浙江大學張輝教授團隊 Small：負載檸檬烯/納米環糊精金屬有機框架的納米纖維的制備及其在鮮切蘋果保鮮中的應用

2024-04-22 來源：高分子科技

鮮切水果具有方便、口感好且新鮮的特點，在消費者中極受歡迎。然而，由于沒有保護層，水果切口表面暴露在環境中，鮮切水果更容易受到微生物污染，造成由于腐敗引起的的營養損失和感官性質變化，被人們食用后易引發食源性疾病。為了控制微生物的生長，許多研究制備了包埋抗菌物質的環糊精包合物，但環糊精包合物的裝載能力相對較低，大多數在10%左右，這限制了其應用。環糊精金屬有機框架（CD-MOF）盡管可以提高負載能力，但是傳統方法制備的CD-MOF尺寸在微米級，難以將其負載到納米纖維。

針對上述問題，近期，浙江大學生工食品學院張輝教授團隊首先探究了將微米級CD-MOF納米化的條件，其次通過浸漬法將納米級的CD-MOF負載至聚己內酯（PCL）納米纖維，最后將抗菌物質檸檬烯包埋到納米級CD-MOF中，用于鮮切蘋果的保鮮（圖1）。實驗結果表明，在水熱法制備納米CD-MOF的過程中，聚乙二醇（PEG）的添加促進了CD-MOF的結晶，提高了CD-MOF的相對結晶度；甲醇的添加可縮小CD-MOF的尺寸；超聲時間的增加使CD-MOF先變小后變大；溫度的提高使CD-MOF不再聚集，增大了尺寸且提高了相對結晶度，甲醇和PEG是制備納米CD-MOF的關鍵因素。檸檬烯在納米CD-MOF的負載率最大為17%（170 mg g^?¹），但是檸檬烯的負載會降低納米CD-MOF的結晶度。利用多尺度表征技術對負載檸檬烯/納米環糊精金屬有機框架的PCL納米纖維（L@CD-MOF@PCL）的形貌、物理化學性質和熱力學性質進行了表征，結果表明隨著納米纖維膜浸漬時間的增加，PCL納米纖維負載的納米CD-MOF就會越多。檸檬烯在浸漬時間為60 min的L@CD-MOF@PCL-60的納米纖維膜的負載量可以達到92.51 mg g^?¹，但是浸漬時間的增加會降低材料的熱穩定性和機械性能。L@CD-MOF@PCL-60在應用于鮮切蘋果的保鮮時，在第7天時，抑菌率可達到40%，有效的延長了鮮切蘋果的保質期。

圖1，實驗設計路線圖。

圖2，PEG（A1, 0 mg; A2, 32 mg; A3, 64毫克; A4, 128 mg），甲醇（B1, 0 mL; B2, 2 ml; B3, 4 ml; B4, 8 mL），超聲時間（C1, 0 min; C2, 5 min; C3, 10 min; C4, 20 min），溫度（D1, 30℃; D2, 40℃; D3, 50℃; D4, 60°C）對CD-MOF形貌的影響

圖3，不同尺寸MOF負載檸檬烯前后對比圖，左側為負載前，右側為負載后。（A）CD-MOF-1，（B）CD-MOF-2，（C）CD-MOF-4，（D）CD-MOF-8，（E）L@CD-MOF-1，（F）L@CD-MOF-2，（G）L@CD-MOF-4，（H）L@CD-MOF-8。

圖4，不同浸漬時間的負載納米CD-MOF的納米纖維，以及其包埋檸檬烯的前后對比圖。（A）MOF@PCL-30,（B）MOF@PCL-60,（C）L@MOF@PCL-60,（D）MOF@PCL-90。

該工作以“Synthesis of Nanosized γ-Cyclodextrin Metal-Organic Frameworks as Carriers of Limonene for Fresh-Cut Fruit Preservation Based on Polycaprolactone Nanofibers”發表在《Small》上。浙江大學生工食品學院秦澤宇博士為文章第一作者，張輝教授為通訊作者。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202400399

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（責任編輯：xu）

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