荔枝是一種具有鮮明地域特征和季節特征的水果，富含蛋白質、維生素、各種營養物質，這些食用和藥用價值使其在果蔬市場中具有巨大的經濟效益。然而，氧化褐變和易受微生物感染的特性，導致荔枝快速老化和嚴重腐爛，造成巨大的經濟損失，因此荔枝的儲存仍然具有挑戰性。常見的防治方法包括化學保鮮、真空包裝和氣調保鮮技術等，但同時也存在微生物抗性增加、有害物質殘留、成本高、設備復雜等潛在問題。因此，開發高效、安全、綠色的防護屏障對于荔枝免受微生物感染具有重要意義。
近日，廣西大學林寶鳳教授團隊在光熱抗菌多功能活性包裝材料的研究取得重要進展。通過一鍋法制備Fe摻雜的ZIF-8（Fe/ZIF-8），并將Fe/ZIF-8作為填料復合到羧甲基纖維素（CMC）中，后經添加表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）實現“一石三鳥”的性能：i）抗氧化性能，延緩荔枝在貯藏過程中的褐變；ii）光熱抗菌性能，防止荔枝受到微生物感染；iii）紫外阻隔性能，保護荔枝免受紫外線輻射傷害。研究結果表明，與ZIF-8相比，FZ@CEF的抗氧化性能顯著提高，即使在低劑量（1 mg/mL）時，FZ@CEF的DPPH和ABTS自由基清除活性分別達到83.6%和99.1%。令人驚喜的是，Fe/ZIF-8和EGCG還協同增強了CMC的光熱抗菌性能，使FZ@CEF在短時間內（10 min）表現出優異的殺菌效果，對E. coli和S. aureus的殺菌率分別高達99.99%和99.13%。基于上述性能，由FZ@CEF包裝的荔枝的保質期長達9天，而作為對比的PE包裝膜僅為3天，并且荔枝仍保持良好的外觀、口感和必需的營養成分。此外，FZ@CEF具有良好的水溶性和生物安全性，有望替代石油基包裝材料。本研究為荔枝的保存提供了理想的活性抗菌屏障，為食品包裝開發提供了新的視角。
該工作以“Active cellulose-based film with synergistic enhanced photothermal antibacterial effects by Fe-doped ZIF-8 and EGCG for efficient litchi preservation”為題發表于《Chemical Engineering Journal》。論文的通訊作者為廣西大學化學化工學院林寶鳳教授，第一作者為2022級碩士研究生趙文忻。該研究得到國家自然科學基金（22175045）、廣西自然科學基金重大項目（2021GXNSFDA220005）資助。
圖1.（a）Fe/ZIF-8的合成示意圖；（b）Fe/ZIF-8的SEM圖；（c）Fe/ZIF-8的EDS圖；（d）ZIF-8和Fe/ZIF-8的XRD圖譜；（e）ZIF-8和（f）Fe/ZIF-8的粒徑分布圖；（g）ZIF-8和Fe/ZIF-8的FT-IR光譜
圖2. Fe/ZIF-8的XPS全譜圖（a）和N 1s（b）、Zn 2p（c）、Fe譜圖（d）
圖3.（a）FZ@CEF的制備工藝、紫外阻隔性能、抗氧化性能和光熱抗菌性能示意圖；（b）樣品的SEM圖（i：CF的表面，ii：FZ@CEF的表面，iii：CF的截面，iv：FZ@CEF的截面）；（c）FZ@CEF的EDS元素映射圖像
圖4.（a）不同成膜溶液的穩態流變曲線；（b）紅外光譜圖；（c）XRD圖譜；（d）應力-應變曲線
圖5.（a）復合材料在200-400 nm的紫外光透過率；（b）水蒸氣透過率；（c）氧氣透過率；（d）抗氧化劑與ABTS/DPPH自由基反應的機理圖；（e）ABTS自由基清除率；（g）DPPH自由基清除率
圖6.（a）樣品在808 nm近紅外光照射600 s（0.2 W/cm2）的紅外熱成像圖片；（b）樣品在不同輻照時間下的溫度曲線；（c）FZ@CEF在開關循環輻照實驗中的溫度變化圖；（d）FZ@CEF在不同濕度環境中的溫度曲線；（e）UV-vis-NIR光譜圖；（f）樣品在808 nm處的光吸收能力
圖7.（a）不同樣品經近紅外輻照和無近紅外光輻照處理后，S. aureus和E. coli菌落的照片；細菌的存活率：S. aureus（b）和E. coli（c）；（d）經不同處理后的細菌形態SEM圖
圖8.（a）經不同處理的荔枝在不同時間的照片（i：空白組，ii：PE膜，iii：CF，iv：FZ@CEF（L-），v：FZ@CEF（L+））；荔枝果皮顏色的測量值：L*值（b）、b*值（c）、a*值（d）、?E*值（e）；（f）總花青素含量；（g）失重率；（h）TA；（i）TPC
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894725073000
