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浙江大學(xué)張輝教授團(tuán)隊 Small：負(fù)載檸檬烯/納米環(huán)糊精金屬有機(jī)框架的納米纖維的制備及其在鮮切蘋果保鮮中的應(yīng)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(hù)層，水果切口表面暴露在環(huán)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(yǎng)損失和感官性質(zhì)變化，被人們食用后易引發(fā)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(zhì)的環(huán)糊精包合物，但環(huán)糊精包合物的裝載能力相對較低，大多數(shù)在10%左右，這限制了其應(yīng)用。環(huán)糊精金屬有機(jī)框架（CD-MOF）盡管可以提高負(fù)載能力，但是傳統(tǒng)方法制備的CD-MOF尺寸在微米級，難以將其負(fù)載到納米纖維。

針對上述問題，近期，浙江大學(xué)生工食品學(xué)院張輝教授團(tuán)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(fù)載至聚己內(nèi)酯（PCL）納米纖維，最后將抗菌物質(zhì)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(jié)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(jìn)了CD-MOF的結(jié)晶，提高了CD-MOF的相對結(jié)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(jié)晶度，甲醇和PEG是制備納米CD-MOF的關(guān)鍵因素。檸檬烯在納米CD-MOF的負(fù)載率最大為17%（170 mg g^?¹），但是檸檬烯的負(fù)載會降低納米CD-MOF的結(jié)晶度。利用多尺度表征技術(shù)對負(fù)載檸檬烯/納米環(huán)糊精金屬有機(jī)框架的PCL納米纖維（L@CD-MOF@PCL）的形貌、物理化學(xué)性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征，結(jié)果表明隨著納米纖維膜浸漬時間的增加，PCL納米纖維負(fù)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(fù)載量可以達(dá)到92.51 mg g^?¹，但是浸漬時間的增加會降低材料的熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能。L@CD-MOF@PCL-60在應(yīng)用于鮮切蘋果的保鮮時，在第7天時，抑菌率可達(dá)到40%，有效的延長了鮮切蘋果的保質(zhì)期。

圖1，實驗設(shè)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(fù)載檸檬烯前后對比圖，左側(cè)為負(fù)載前，右側(cè)為負(fù)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(fù)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(fā)表在《Small》上。浙江大學(xué)生工食品學(xué)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(zé)任編輯：xu）

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