荔枝是一种具有鲜明地域特征和季节特征的水果，富含蛋白质、维生素、各种营养物质，这些食用和药用价值使其在果蔬市场中具有巨大的经济效益。然而，氧化褐变和易受微生物感染的特性，导致荔枝快速老化和严重腐烂，造成巨大的经济损失，因此荔枝的储存仍然具有挑战性。常见的防治方法包括化学保鲜、真空包装和气调保鲜技术等，但同时也存在微生物抗性增加、有害物质残留、成本高、设备复杂等潜在问题。因此，开发高效、安全、绿色的防护屏障对于荔枝免受微生物感染具有重要意义。
近日，广西大学林宝凤教授团队在光热抗菌多功能活性包装材料的研究取得重要进展。通过一锅法制备Fe掺杂的ZIF-8（Fe/ZIF-8），并将Fe/ZIF-8作为填料复合到羧甲基纤维素（CMC）中，后经添加表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）实现“一石三鸟”的性能：i）抗氧化性能，延缓荔枝在贮藏过程中的褐变；ii）光热抗菌性能，防止荔枝受到微生物感染；iii）紫外阻隔性能，保护荔枝免受紫外线辐射伤害。研究结果表明，与ZIF-8相比，FZ@CEF的抗氧化性能显著提高，即使在低剂量（1 mg/mL）时，FZ@CEF的DPPH和ABTS自由基清除活性分别达到83.6%和99.1%。令人惊喜的是，Fe/ZIF-8和EGCG还协同增强了CMC的光热抗菌性能，使FZ@CEF在短时间内（10 min）表现出优异的杀菌效果，对E. coli和S. aureus的杀菌率分别高达99.99%和99.13%。基于上述性能，由FZ@CEF包装的荔枝的保质期长达9天，而作为对比的PE包装膜仅为3天，并且荔枝仍保持良好的外观、口感和必需的营养成分。此外，FZ@CEF具有良好的水溶性和生物安全性，有望替代石油基包装材料。本研究为荔枝的保存提供了理想的活性抗菌屏障，为食品包装开发提供了新的视角。
该工作以“Active cellulose-based film with synergistic enhanced photothermal antibacterial effects by Fe-doped ZIF-8 and EGCG for efficient litchi preservation”为题发表于《Chemical Engineering Journal》。论文的通讯作者为广西大学化学化工学院林宝凤教授，第一作者为2022级硕士研究生赵文忻。该研究得到国家自然科学基金（22175045）、广西自然科学基金重大项目（2021GXNSFDA220005）资助。
图1.（a）Fe/ZIF-8的合成示意图；（b）Fe/ZIF-8的SEM图；（c）Fe/ZIF-8的EDS图；（d）ZIF-8和Fe/ZIF-8的XRD图谱；（e）ZIF-8和（f）Fe/ZIF-8的粒径分布图；（g）ZIF-8和Fe/ZIF-8的FT-IR光谱
图2. Fe/ZIF-8的XPS全谱图（a）和N 1s（b）、Zn 2p（c）、Fe谱图（d）
图3.（a）FZ@CEF的制备工艺、紫外阻隔性能、抗氧化性能和光热抗菌性能示意图；（b）样品的SEM图（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元素映射图像
图4.（a）不同成膜溶液的稳态流变曲线；（b）红外光谱图；（c）XRD图谱；（d）应力-应变曲线
图5.（a）复合材料在200-400 nm的紫外光透过率；（b）水蒸气透过率；（c）氧气透过率；（d）抗氧化剂与ABTS/DPPH自由基反应的机理图；（e）ABTS自由基清除率；（g）DPPH自由基清除率
图6.（a）样品在808 nm近红外光照射600 s（0.2 W/cm2）的红外热成像图片；（b）样品在不同辐照时间下的温度曲线；（c）FZ@CEF在开关循环辐照实验中的温度变化图；（d）FZ@CEF在不同湿度环境中的温度曲线；（e）UV-vis-NIR光谱图；（f）样品在808 nm处的光吸收能力
图7.（a）不同样品经近红外辐照和无近红外光辐照处理后，S. aureus和E. coli菌落的照片；细菌的存活率：S. aureus（b）和E. coli（c）；（d）经不同处理后的细菌形态SEM图
图8.（a）经不同处理的荔枝在不同时间的照片（i：空白组，ii：PE膜，iii：CF，iv：FZ@CEF（L-），v：FZ@CEF（L+））；荔枝果皮颜色的测量值：L*值（b）、b*值（c）、a*值（d）、?E*值（e）；（f）总花青素含量；（g）失重率；（h）TA；（i）TPC
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894725073000
