浙江大学张辉教授团队 Small：负载柠檬烯/纳米环糊精金属有机框架的纳米纤维的制备及其在鲜切苹果保鲜中的应用

2024-04-22 来源：高分子科技

鲜切水果具有方便、口感好且新鲜的特点，在消费者中极受欢迎。然而，由于没有保护层，水果切口表面暴露在环境中，鲜切水果更容易受到微生物污染，造成由于腐败引起的的营养损失和感官性质变化，被人们食用后易引发食源性疾病。为了控制微生物的生长，许多研究制备了包埋抗菌物质的环糊精包合物，但环糊精包合物的装载能力相对较低，大多数在10%左右，这限制了其应用。环糊精金属有机框架（CD-MOF）尽管可以提高负载能力，但是传统方法制备的CD-MOF尺寸在微米级，难以将其负载到纳米纤维。

针对上述问题，近期，浙江大学生工食品学院张辉教授团队首先探究了将微米级CD-MOF纳米化的条件，其次通过浸渍法将纳米级的CD-MOF负载至聚己内酯（PCL）纳米纤维，最后将抗菌物质柠檬烯包埋到纳米级CD-MOF中，用于鲜切苹果的保鲜（图1）。实验结果表明，在水热法制备纳米CD-MOF的过程中，聚乙二醇（PEG）的添加促进了CD-MOF的结晶，提高了CD-MOF的相对结晶度；甲醇的添加可缩小CD-MOF的尺寸；超声时间的增加使CD-MOF先变小后变大；温度的提高使CD-MOF不再聚集，增大了尺寸且提高了相对结晶度，甲醇和PEG是制备纳米CD-MOF的关键因素。柠檬烯在纳米CD-MOF的负载率最大为17%（170 mg g^?¹），但是柠檬烯的负载会降低纳米CD-MOF的结晶度。利用多尺度表征技术对负载柠檬烯/纳米环糊精金属有机框架的PCL纳米纤维（L@CD-MOF@PCL）的形貌、物理化学性质和热力学性质进行了表征，结果表明随着纳米纤维膜浸渍时间的增加，PCL纳米纤维负载的纳米CD-MOF就会越多。柠檬烯在浸渍时间为60 min的L@CD-MOF@PCL-60的纳米纤维膜的负载量可以达到92.51 mg g^?¹，但是浸渍时间的增加会降低材料的热稳定性和机械性能。L@CD-MOF@PCL-60在应用于鲜切苹果的保鲜时，在第7天时，抑菌率可达到40%，有效的延长了鲜切苹果的保质期。

图1，实验设计路线图。

图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），超声时间（C1, 0 min; C2, 5 min; C3, 10 min; C4, 20 min），温度（D1, 30℃; D2, 40℃; D3, 50℃; D4, 60°C）对CD-MOF形貌的影响

图3，不同尺寸MOF负载柠檬烯前后对比图，左侧为负载前，右侧为负载后。（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。

图4，不同浸渍时间的负载纳米CD-MOF的纳米纤维，以及其包埋柠檬烯的前后对比图。（A）MOF@PCL-30,（B）MOF@PCL-60,（C）L@MOF@PCL-60,（D）MOF@PCL-90。

该工作以“Synthesis of Nanosized γ-Cyclodextrin Metal-Organic Frameworks as Carriers of Limonene for Fresh-Cut Fruit Preservation Based on Polycaprolactone Nanofibers”发表在《Small》上。浙江大学生工食品学院秦泽宇博士为文章第一作者，张辉教授为通讯作者。

文章链接：https://doi.org/10.1002/smll.202400399

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（责任编辑：xu）

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