近日，中國農業科學院蔬菜花卉研究所質量安全課題組在MOFs納米復合膜制備及草莓保鮮方面取得重要進展，首次利用MOFs負載槲皮素并聯合石墨烯-銀納米顆粒構建了新型納米復合膜用于草莓保鮮，相關研究成果以“Preparation and characterization of Quercetin@ZIF-L/GO@AgNPs nanocomposite film for room-temperature strawberry preservation”為題發表于Food Chemistry上（IF=8.8，Q1）
草莓營養價值豐富，被譽為“水果皇后”，深受消費者青睞。然而，其水分含量高、果皮薄脆，極易腐爛變質，不耐儲運，嚴重制約草莓產業的發展。目前，采用納米材料結合抗菌性活性物質制備新型綠色高效的保鮮膜，是延長果蔬貨架期的重要手段之一。前期本團隊成功制備了多種新型多孔納米材料，并在咖啡因、茶氨酸、蘿卜硫素、吲哚-3-甲醇等生物活性物質的提取富集、分離檢測以及負載釋放方面的取得了系列研究進展。槲皮素（Quercetin）是一種存在于許多植物中的黃酮類化合物，具有抗菌、抗氧化、抗炎、抗病毒等多種生物活性。將槲皮素添加至保鮮膜可以提高保鮮膜的抗菌能力，但其穩定性差，在加工和儲存過程易降解，導致有效利用率低。ZIF-L作為一種葉片狀金屬有機框架材料（MOFs），其高比表面積和大孔隙度可為槲皮素的負載提供有效結合位點，并顯著提高槲皮素的加工穩定性。同時，銀納米粒子（AgNPs）和氧化石墨烯（GO）也具有一定的抗菌特性，將槲皮素負載于ZIF-L，并結合GO和AgNPs的抗菌活性，在PVDF膜中進行多維耦聯，可有效提高納米復合膜的抑菌保鮮性能。
基于上述設計思路，本研究采用原位聚合法制備了葉片狀ZIF-L用于槲皮素的納米吸附和負載，結合GO@AgNPs的協同抑菌，首次制備了Quercetin@ZIF-L/GO@AgNPs納米復合膜。其次，通過對納米復合膜透過率、截留率、水通量和SEM、AFM、接觸角等性能參數進行表征優化，最終得到結構均一、性能優良的納米復合膜。結果表明，ZIF-L對槲皮素的吸附負載性能可達96%，Quercetin@ZIF-L可在一定程度上提升納米復合膜的保鮮性能，但水蒸氣透過率和水通量較高，不利于延長草莓保鮮期。相較而言，Quercetin@ZIF-L/GO@AgNPs納米復合膜既能協同抑菌，也可降低膜通透性和透光率，顯著延長了草莓貨架期。其中，10%Quercetin@ZIF-L/10%GO@AgNPs保鮮性能最優，可在常溫常濕8天內，保持草莓無明顯霉變和腐爛。此外，納米復合膜的金屬離子遷移實驗證明，納米復合膜中銀離子和鋅離子平均遷移量極低，符合歐盟食品安全標準。
中國農業科學院蔬菜花卉研究所為論文完成第一單位，碩士生尹晨、丁欣和博士生林志豪為論文共同第一作者，徐東輝研究員、王健教授（河北北方學院）和劉廣洋研究員為共同通訊作者。該研究依托于蔬菜生物育種全國重點實驗室、農業農村部蔬菜質量安全控制重點實驗室開展，獲得了國家重點研發計劃、國家大宗蔬菜產業技術體系、北京市面上基金和中國農業科學院農業科技創新工程等項目的資助。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814624010616
日期：2024-05-05
草莓營養價值豐富，被譽為“水果皇后”，深受消費者青睞。然而，其水分含量高、果皮薄脆，極易腐爛變質，不耐儲運，嚴重制約草莓產業的發展。目前，采用納米材料結合抗菌性活性物質制備新型綠色高效的保鮮膜，是延長果蔬貨架期的重要手段之一。前期本團隊成功制備了多種新型多孔納米材料，并在咖啡因、茶氨酸、蘿卜硫素、吲哚-3-甲醇等生物活性物質的提取富集、分離檢測以及負載釋放方面的取得了系列研究進展。槲皮素（Quercetin）是一種存在于許多植物中的黃酮類化合物，具有抗菌、抗氧化、抗炎、抗病毒等多種生物活性。將槲皮素添加至保鮮膜可以提高保鮮膜的抗菌能力，但其穩定性差，在加工和儲存過程易降解，導致有效利用率低。ZIF-L作為一種葉片狀金屬有機框架材料（MOFs），其高比表面積和大孔隙度可為槲皮素的負載提供有效結合位點，并顯著提高槲皮素的加工穩定性。同時，銀納米粒子（AgNPs）和氧化石墨烯（GO）也具有一定的抗菌特性，將槲皮素負載于ZIF-L，并結合GO和AgNPs的抗菌活性，在PVDF膜中進行多維耦聯，可有效提高納米復合膜的抑菌保鮮性能。
基于上述設計思路，本研究采用原位聚合法制備了葉片狀ZIF-L用于槲皮素的納米吸附和負載，結合GO@AgNPs的協同抑菌，首次制備了Quercetin@ZIF-L/GO@AgNPs納米復合膜。其次，通過對納米復合膜透過率、截留率、水通量和SEM、AFM、接觸角等性能參數進行表征優化，最終得到結構均一、性能優良的納米復合膜。結果表明，ZIF-L對槲皮素的吸附負載性能可達96%，Quercetin@ZIF-L可在一定程度上提升納米復合膜的保鮮性能，但水蒸氣透過率和水通量較高，不利于延長草莓保鮮期。相較而言，Quercetin@ZIF-L/GO@AgNPs納米復合膜既能協同抑菌，也可降低膜通透性和透光率，顯著延長了草莓貨架期。其中，10%Quercetin@ZIF-L/10%GO@AgNPs保鮮性能最優，可在常溫常濕8天內，保持草莓無明顯霉變和腐爛。此外，納米復合膜的金屬離子遷移實驗證明，納米復合膜中銀離子和鋅離子平均遷移量極低，符合歐盟食品安全標準。
中國農業科學院蔬菜花卉研究所為論文完成第一單位，碩士生尹晨、丁欣和博士生林志豪為論文共同第一作者，徐東輝研究員、王健教授（河北北方學院）和劉廣洋研究員為共同通訊作者。該研究依托于蔬菜生物育種全國重點實驗室、農業農村部蔬菜質量安全控制重點實驗室開展，獲得了國家重點研發計劃、國家大宗蔬菜產業技術體系、北京市面上基金和中國農業科學院農業科技創新工程等項目的資助。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814624010616
日期：2024-05-05
