微流皆有径 恒通捷纳思——纺丝用于食品保鲜文章集锦

福建农林大学庞杰教授团队《ChemicalEngineeringJournal》：全天然和三重启发的Janus电纺纤维，具有集成功能，适用于高性能液体食品包装

2024年《ChemicalEngineeringJournal》IF=13.3

食品包装对于防止化学污染、维护食品安全至关重要，有效延长食品的保质期。液体食品包装，专为液体食品设计，确保安全、易于储存和使用，并防止泄漏和污染。然而，目前食品包装行业对石油基聚合物的依赖对食品安全构成潜在危害。这些聚合物，包括增塑剂、合成树脂和石蜡，可能在制造过程中污染食品。因此，有必要开发安全、可持续、环保的包装薄膜来取代不可生物降解的塑料材料来包装液体食品。天然聚合物，包括多糖、脂质和蛋白质，由于其生物相容性、可持续性和易于获得而成为有前景的可持续液体食品包装材料。液体食品包装材料用于含有流动液体的应用；因此，材料的疏水性至关重要。超疏水表面具有极强的拒水性能，表现出相当大的抗水渗透性和粘附性，为了制备这种表面，需要创建粗糙的微/纳米结构并使用低表面能材料。实现超疏水表面对于液体食品包装材料至关重要。低表面能氟化材料由于其长期疏水稳定性而被广泛用于赋予超疏水性能；然而，这些材料由于其不可降解和有毒的特性而存在问题。因此，设计开发一种具有全天然、可降解、稳定的超疏水表面的材料是解决现有各种液态食品包装材料缺点的理想方案。

福建农林大学庞杰教授团队受贻贝粘附蛋白的启发，通过氧化自聚合合成纳米颗粒。此外，受荷叶表面的超疏水性和红细胞结构的启发，静电纺丝可用于制造用于液体食品包装的多功能静电纺丝纤维。独特的Janus结构具有薄亲水层和厚疏水层，可防止液体食物渗透12天（EHN/KN电纺纤维）和17天（KN/EHN电纺纤维）。使用多体耗散粒子动力学方法阐明了Janus电纺纤维的液体渗透机制，强调了其避免液体渗透的功效。此外，多功能KN/EHN电纺纤维表现出显著的特性，如耐水性（水接触角150°）、紫外线阻挡（〜100％）、可降解性（在土壤中70天）、生物安全性（〜100％）、抗氧化（90）%)、抗菌(~100%)、葡萄和肉类保鲜特性。因此，这项研究为可持续、高性能液体食品包装提供了见解，以增强保存效果。

图1.KN/EHN电纺纤维的制备过程示意图。(a)KN亲水纺丝溶液的制备。(b)EHN疏水纺丝溶液的制备。(c)KN/EHN电纺纤维的制备。(d)三重启发的Janus电纺纤维的特性。

论文期刊号：ChemicalEngineeringJournal491(2024)151794

2

巴西南里奥格兰德联邦大学MicheleGrequedeMorais团队《FoodHydrocolloids》:使用自由表面静电纺丝用微藻化合物开发的抗氧化超细纤维

2019年《FoodHydrocolloids》IF=11

巴西南里奥格兰德联邦大学MicheleGrequedeMorais团队研究的目的是使用自由表面静电纺丝方法，开发基于螺旋藻LEB18/聚环氧乙烷(PEO)浓缩蛋白和藻蓝蛋白的抗氧化超细纤维。含有2%(ww−1)藻蓝蛋白的螺旋藻LEB18蛋白浓缩物形成的均匀超细纤维，直径分别为269、314和542nm，蛋白浓度分别为5%、7.5和10%(ww−1)。电纺纤维提高了藻蓝蛋白的热稳定性。总体而言，负载藻蓝蛋白的螺旋藻LEB18/PEO电纺纤维显示出抗氧化特性。因此，藻蓝蛋白等微藻生物化合物是开发生物活性超细纤维的创新替代品，可用于食品保鲜。

图2.自由表面静电纺丝开发基于螺旋藻LEB18/聚环氧乙烷(PEO)浓缩蛋白和藻蓝蛋白的抗氧化超细纤维

论文期刊号：FoodHydrocolloids93(2019)131–136

3

浙江大学吴迪教授团队《CarbohydratePolymers》：基于羧甲基壳聚糖和聚己内酯的溶液吹纺快速原位包装用于水果保鲜

2024年《CarbohydratePolymers》IF=10.7

为了解决这个问题，浙江大学吴迪教授团队开创了一种基于溶液吹塑纺丝（SBS）的新型水果包装方法，称为原位包装。具体而言，选择羧甲基壳聚糖（CMCH）和聚己内酯（PCL）作为基质材料，并选择樱桃番茄作为示范对象。通过SBS将CMCH/PCL纳米纤维直接沉积到樱桃番茄表面，8分钟内形成紧密粘附且稳定的纤维涂层。此外，这种原位包装可以很容易地用手剥离。原位包装是活性物质的优良载体，可有效抑制樱桃番茄灰霉病。原位包装膜在樱桃番茄表面形成屏障，限制水分渗透，导致果实呼吸作用减少，从而导致重量减轻和硬度损失。此外，代谢组学和颜色分析表明，原位包装延迟了樱桃番茄收获后的成熟。总体而言，本工作开发的原位包装方法为采后水果保鲜提供了新的解决方案。

图3.原位纺丝过程的(A)开始和(B)结束时的图像。比例尺代表4厘米。

论文期刊号：CarbohydratePolymers326(2024)121636

4

浙江大学吴迪教授团队《CarbohydratePolymers》：溶液吹纺开发的壳聚糖/PCL纳米纤维膜用于封装百里香酚/HPβCD包合物，用于水果包装

2022年《CarbohydratePolymers》IF=10.7

浙江大学吴迪教授团队采用溶液吹纺（SBS）技术快速制备百里香酚（THY）/2羟丙基-β-环糊精（HPβCD）包合物负载壳聚糖（CS）/聚己内酯（PCL）纳米纤维膜，用于水果保鲜和包装。XRD结果表明THY/HPβCD包合物成功地掺入CS/PCL纳米纤维中。掺入后的纳米纤维膜的纳米纤维平均直径由243.84nm增加到560.55nm，水蒸气透过率提高，结晶度降低，表面具有亲水性。FTIR和热分析表明，由于THY/HPβCD包合物与CS/PCL纳米纤维之间形成氢键，热稳定性也得到改善。所开发的薄膜在240小时内获得了THY的长期持续释放，并且在体外和体内均具有良好的抗真菌活性。上述结果表明SBS在开发采后水果抗真菌纳米纤维膜方面具有广阔的前景。

图4.(A)第4天接种的番茄果实的图像；(B)第4天接种番茄果实的病斑直径；(C)接种番茄果实的病斑直径随时间的变化。数据是从五次重复中获得的。不同小写字母表示不同纳米纤维膜之间存在显着差异（）。

论文期刊号：CarbohydratePolymers286(2022)119267

5

浙江大学吴迪教授团队《CarbohydratePolymers》：纤维排列整齐的乙基纤维素/PVP薄膜的简便微流体制造和表征

2022年《CarbohydratePolymers》IF=10.7

浙江大学吴迪教授团队将乙基纤维素（EC）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）通过一种简单的方法——微流体纺丝被制成薄膜。形态观察表明，纤维排列整齐，平均直径为1~4μm。FTIR和X射线衍射分析表明EC和PVP之间存在良好的相容性和相互作用。热重分析表明PVP改善了热性能；此外，拉伸性能得到改善，拉伸强度（TS）和杨氏模量分别达到11.10±1.04MPa和350.16±45.46MPa。最佳配方为EC/PVP（2:3），其薄膜的TS增强为4.61±1.15MPa，水接触角为61.8±4.4°，具有良好的拉伸和亲水性能。这项研究提供了一种简便且绿色的薄膜制造方法，有望用于食品包装。

图5.(a)EC/PVP(3:2)溶液粘度与剪切速率的依赖性以及薄膜的SEM图像；(b)EC/PVP(1:1)；(c)EC/PVP(2:3)；(d)EC/PVP(1:3)；(e)PVP纤维。

论文期刊号：CarbohydratePolymers292(2022)119702

6

浙江大学吴迪教授团队《FoodPackagingandShelfLife》：溶液吹纺法制备绿原酸夹心结构纳米纤维膜：表征、释放行为和抗菌活性

2022年《FoodPackagingandShelfLife》IF=8.5

浙江大学吴迪教授团队采用溶液吹纺（SBS）快速开发了一种三明治结构的纳米纤维膜，其外层为聚氨酯（PU）纳米纤维，内层为负载绿原酸（CGA）的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）纳米纤维。扫描电子显微镜图像显示，内层和外层之间存在清晰的边界。两层之间形成的氢键增强了热稳定性。与CGA负载薄膜相比，三明治结构的断裂伸长率和拉伸强度分别从3.01±0.97％增加到201.34±9.63％和0.0120±0.0002MPa到0.1569±0.0117MPa，并且PU层赋予了三明治结构-具有疏水表面的结构化薄膜。此外，夹心结构将CGA负载薄膜的突发释放转变为144小时内的长期缓释。此外，夹心结构的薄膜保留了CGA的抗氧化和抗菌活性。这些结果表明SBS开发的三明治结构纳米纤维薄膜在食品包装方面具有潜在的应用前景。

图6.（A）溶液吹纺（SBS）6h显影后面积为11.0×6.5cm的夹层结构薄膜的图像；(B)夹层结构薄膜的横截面；(C)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)薄膜、(D)负载绿原酸(CGA)的薄膜和(E)聚氨酯(PU)薄膜的FE-SEM图像和直径分布。

论文期刊号：FoodPackagingandShelfLife32(2022)100854

7

浙江大学吴迪教授团队《FoodPackagingandShelfLife》：应用溶液吹纺快速制备食品包装用载纳他霉素明胶/玉米醇溶蛋白/聚氨酯抗菌纳米纤维

2021年《FoodPackagingandShelfLife》IF=8.5

浙江大学吴迪教授团队采用溶液吹纺（SBS）快速开发明胶/玉米醇溶蛋白/聚氨酯（PU）复合纳米纤维，用于食品抗菌包装。明胶/玉米醇溶蛋白侧的平均直径在569.1nm和681.7nm之间。纳他霉素和蛋白质之间形成的氢键提高了纳米纤维的热稳定性。混入纳他霉素后水接触角增大，表明纤维的疏水性得到改善。PU的添加使纳米纤维的断裂伸长率从13.58%提高到531.38%。此外，纳米纤维表现出240小时连续释放那他霉素，对灰霉病菌和链格孢菌具有良好的抗菌活性。此外，利用SBS技术制造纳米纤维获得了3mL/h的快速进料速率，表明SBS是快速开发食品包装用纳米纤维的一项有前途的技术。

图7.(A)Nata0、(B)、(C)、(D)、(E)和(F)PU纤维的SEM图像和直径分布。

论文期刊号：FoodPackagingandShelfLife29(2021)100721

8

北京工商大学李健教授、田华峰教授许博副教授团队《FoodChemistry》：基于静电纺丝天然多肽的纳米织物，富含抗氧化多酚，用于活性食品保存

2023年《FoodChemistry》IF=8.5

北京工商大学李健教授、田华峰教授、许博副教授团队通过静电纺丝技术制备了富含不同多酚的天然多肽基纳米纤维，并已将其作为活性食品包装材料进行了探索。结果表明，多酚的引入提高了基于天然多肽的纳米织物的疏水性和抗氧化性。掺入15%没食子酸后，抗氧化值为82.5%，是不含多酚的天然多肽纳米材料的十倍。通过对包裹樱桃的包装测试发现，纳米织物薄膜极大地提高了樱桃的保鲜性能。与未包装的樱桃相比，失水量、硬度和气体释放量显著增加。本工作中，添加15%没食子酸或10%原花青素多酚的玉米蛋白/明胶薄膜表现出最佳的保鲜性能和显着的效果，具有潜在的应用前景。

图8.实验过程和机理示意图。

论文期刊号：FoodChemistry405(2023)134991

9

江苏大学邹小波教授、石吉勇教授黄晓玮副研究员团队《FoodChemistry》：基于pH触发动态机制的肉类保鲜活性包装肉桂精油释放性能研究

2023年《FoodChemistry》IF=8.5

江苏大学邹小波教授、石吉勇教授黄晓玮副研究员团队通过同轴静电纺丝将L100聚合物与肉桂精油(CEO)结合，开发了pH触发的包装膜动态机制。获得的结果表明，紫外可见光谱和荧光光谱证实了pH释放行为。制备的薄膜快速溶解并从固相转变为液相，随着pH值的增加，CEO的释放率从68.9%加快到98.2%。形态结构验证了核壳结构的形成，比表面积值为7.22m2/g。细菌活/死结果表明对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌效果。pH敏感膜成功地将猪腰瘦肉的保质期延长了3天。总之，这项工作将有助于优化包装中活性成分的耐久性。

图9.带有插图的SEM图像是直径分布（A），TEM图像（B），2D（C）和3D（D）的FAM图像，壳中红色的CLSM图像（E），核中的绿色（G））以及它们在LCC纳米纤维薄膜的不同激发波长（F、H）下的合并图像。

论文期刊号：FoodChemistry400(2023)134030

10

华南理工大学吴虹教授华南农业大学温棚副教授团队《InternationalJournalofBiologicalMacromolecules》：多功能乙基纤维素/明胶基复合纳米膜的制备用于猪肉保鲜和新鲜度监测

2024年《InternationalJournalofBiologicalMacromolecules》IF=7.7

华南理工大学吴虹教授与华南农业大学温棚副教授团队利用乙基纤维素/明胶基质，通过静电纺丝，添加天然紫薯花青素，开发出一种用于监测和保持猪肉新鲜度的活性智能纳米膜。纳米薄膜随着pH值的变化而表现出明显的颜色变化，并且与流延薄膜相比，它对挥发性氨具有更高的敏感性。值得注意的是，关于润湿性和pH响应性能的实验结果表明，70°至85°之间的水接触角更有利于pH敏感性的智能响应。此外，掺入ε-聚赖氨酸的薄膜表现出理想的抗氧化活性、水蒸气阻隔性能以及良好的抗菌活性，表明其作为食品包装薄膜的潜力。此外，应用保鲜结果显示，纳米膜包装的猪肉可以将保质期延长至6天，更重要的是，明显的颜色变化与观察到的表明猪肉变质的点密切相关，从浅粉色（表示新鲜）变化）到浅棕色（表示二次新鲜），然后变为棕绿色（表示腐败）。因此，这种多功能薄膜在智能包装中的应用对于动物源性食品的实时指示和有效保鲜具有巨大的潜力。

图10.ECG4-P30-4PL纳米膜包装的猪肉及其贮藏过程中颜色（a）及其颜色参数（b）和ΔE值（c）的变化。

论文期刊号：InternationalJournalofBiologicalMacromolecules265(2024)130813

11

四川农业大学刘耀文副教授团队《InternationalJournalofBiologicalMacromolecules》：聚乳酸/TiO2/GO纳米纤维膜的制备及其对青椒的保鲜效果

2021年《InternationalJournalofBiologicalMacromolecules》IF=7.7

四川农业大学刘耀文副教授团队采用超声波辅助静电纺丝技术制备聚乳酸(PLA)/纳米TiO2(TiO2NPs)/氧化石墨烯(GO)纳米纤维薄膜，研究TiO2NPs:GO质量比和超声波功率对薄膜形貌和力学性能、热性能、阻隔性能和抗菌性能的影响。TiO2NPs和GO的添加可以显着提高PLA纳米纤维膜的拉伸强度和断裂伸长率，提高纳米纤维膜的阻水性能。抗菌实验表明，纳米纤维膜经紫外线照射24h后对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率分别达到94.4±1.8%和92.6±1.7%。同时进行了绿色保鲜包装实验。常温下对青椒进行处理，通过硬度、可溶性固形物、叶绿素含量的测定来判断青椒的腐烂程度，表明PLA/TiO2NPs/GO纳米纤维膜能较好地保持青椒的感官品质，延缓青椒的腐烂程度，降低青椒腐败速度，延长青椒保鲜期。

图11.(a)不同包装加工的青椒的新鲜度；(b)失重变化曲线；(c)硬度变化曲线；(d)固含量变化曲线；(e)叶绿素含量。

论文期刊号：InternationalJournalofBiologicalMacromolecules177(2021)135–148

12

浙江大学吴迪教授团队《InternationalJournalofBiologicalMacromolecules》:多流体混合溶液吹纺制备糖基化明胶/支链淀粉纳米纤维的表征

2022年《InternationalJournalofBiologicalMacromolecules》IF=7.7

浙江大学吴迪教授团队采用多流体混合溶液吹纺法制备明胶/普鲁兰多糖复合纳米纤维，然后将纳米纤维糖化以增强物理性能。结果表明，随着糖化时间的延长，纳米纤维的接枝度从17.5%显著增加至36.0%，形貌结果表明72h的糖化并未破坏纳米纤维的结构。FTIR结果表明，糖化消耗了–NH2基团，裂解了多糖的糖单元，并影响了蛋白质的二级结构。糖化增强了纳米纤维的热稳定性并提高了刚性。此外，糖化120h后，纳米纤维的水接触角从0°增加到79.1°，水蒸气透过率从12.49gmm/m2hkPa下降到8.97gmm/m2hkPa，表明纳米纤维的疏水性和阻隔性能增强。此外，糖化提高了纳米纤维的水稳定性，增加了明胶/支链淀粉纳米纤维在食品包装中的适用性。本工作为改善明胶/支链淀粉纳米纤维的物理性能提供了一种绿色高效的方法。

图12.纳米纤维制备和糖化的模具。

论文期刊号：InternationalJournalofBiologicalMacromolecules214(2022)512–521

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福建农林大学庞杰教授团队《InternationalJournalofBiologicalMacromolecules》:通过微流体溶液吹纺技术将普鲁兰多糖纳米纤维膜与W/O乳液结合

2024年《InternationalJournalofBiologicalMacromolecules》IF=7.7

福建农林大学庞杰教授团队通过微流控吹纺（MBS）制备了掺有油包水乳液（PE）的支链淀粉（PUL）纳米纤维膜。通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外（FT-IR）和X射线衍射（XRD）对纳米纤维的微观结构进行了表征。通过添加W/O乳液，PUL纳米纤维的热稳定性、机械性能和阻水性能得到改善。乳液含量的增加显着影响纳米纤维膜的抗氧化和抗菌性能。ABTS和DPPH自由基清除率分别从10.26%和8.57%提高到60.66%和57.54%。PE纳米纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈分别从11.00增加到20.00和从15.67增加到21.17mm。此外，我们还研究了PE纳米纤维膜对鲜切苹果的保鲜效果。PE纳米纤维膜在整个4天的贮藏过程中，显着保持了鲜切苹果的硬度，并降低了失重和褐变指数。因此，PE纳米纤维膜在延长鲜切水果的保质期和促进活性食品包装的发展方面表现出良好的潜力。

图13.(a)纺丝溶液的制备，(b)PE纳米纤维膜示意图，(c)鲜切苹果的保存。

论文期刊号：InternationalJournalofBiologicalMacromolecules263(2024)130437

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浙江大学吴迪教授团队《MaterialsDesign》：开发用于水果和蔬菜冷链包装的导热抗菌纳米纤维垫

2022年《MaterialsDesign》IF=7.6

浙江大学吴迪教授团队采用溶液吹纺（SBS）来快速开发氮化硼/聚己内酯（PCL）/壳聚糖（CS）纳米纤维垫。结果表明，氮化硼纳米片（BNNS）/PCL/CS垫的面内和面间导热系数分别为1.403和0.826Wm1K1，分别是对照组的2.4和1.4倍。显示了所开发的垫在40秒的加热过程中对热量的快速响应。形貌结果表明BNNS在物理模式下均匀地堆积在PCL/CS纳米纤维上。随着BNNS的加入，所开发的垫子的热稳定性和水蒸气阻隔性能得到改善，纳米纤维的平均直径从385.6nm减小到221.0nm。此外，所开发的垫在体外表现出良好的抗菌活性并具有疏水性表面。这项工作表明，SBS开发的BNNS/PCL/CS纳米纤维垫是一种有前景的绿色可持续水果和蔬菜冷链包装材料。

图14.混合物溶液的图像以及SBS工艺中纳米纤维垫制备模具的图示。

论文期刊号：MaterialsDesign221(2022)110931

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北京科技大学温永强教授朱竹副教授团队《FoodResearchInternational》：基于百里酚/EVOH同轴静电纺丝的受叶子气孔启发的湿度触发百里酚释放的包装纳米纤维

2022年《FoodResearchInternational》IF=7.0

水果和蔬菜在采后处理、运输和储存过程中容易发生微生物腐败，导致经济损失和食品安全问题。使用精油等天然抗菌剂是减少水果采后腐烂的有吸引力的策略之一。百里酚是一种气相天然抗菌剂，具有与食品间接接触且抗菌性能强的特点，因此广泛应用于生物医学和食品保鲜等领域。然而，百里香酚的不稳定性和不受控制的释放限制了其可用性。因此，将百里酚掺入载体中提供了一种实现缓释的有效方法，如微球，水凝胶和纳米纤维。尽管人们致力于利用百里酚用于抗菌包装，但能够有效控制其释放并实现长期效果的报道却很有限。静电纺丝是一种通用且低成本的方法，可生产具有大比表面积、高孔隙率、尺寸可控的纳米纤维，已应用于环境保护、生物医学、传感器等各个领域。与共混静电纺丝相比，同轴静电纺丝是一种简单的一步法，将不同的溶液集成到单核壳纳米纤维中。它能够将精油包裹在纳米纤维的壳层中，控制其突发释放，并减少快速消耗，因此同轴静电纺丝包裹的少量精油具有与共混静电纺丝包裹的大量精油相同的效果，从而延长抗菌时间，延长食品的新鲜度。此外，对同轴和单轴纳米纤维的不同释放速率和动力学的研究在之前的结果中是众所周知的，并且核/壳结构比单轴结构可以有效地减缓活性剂向食品模拟物的扩散。但迄今为止，众多报道仅具有缓释作用，并不能控制精油的释放来延长抗菌时间。气孔是天然植物叶子表皮上的小开口，能够通过所需的“开关”功能调节叶子的透气性。考虑到包装的新鲜产品的相对湿度较高，亲水性聚合物纳米纤维可以通过湿度引起的孔隙率变化来控制精油的释放。乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）是一种由乙烯和乙烯醇单体单元组成的高分子材料，具有高透明度、优异的亲水性和独特的阻隔渗透性能。值得注意的是，EVOH的微观结构和链迁移率在不同湿度下发生变化，通常导致气体扩散速率的增加。受特殊结构的启发，EVOH作为“气孔”，在受到水果产生的水分刺激时打开。此外，EVOH可用于封装生物活性化合物，以进一步提高食品包装中的输送效率。然而，通过一步法控湿释放百里酚来制备以EVOH为壳层的核壳纳米纤维的研究还很少。

北京科技大学温永强教授与朱竹副教授团队受叶片气孔启发，引入了一种极其简单的策略，以EVOH作为“气孔”，在不同相对湿度下智能触发百里酚释放。通过同轴静电纺丝将百里酚封装到乙烯乙烯醇共聚物（EVOH）中形成核壳纳米纤维（百里酚/EVOH）。通过透射电子显微镜证实了纳米纤维的核壳结构。相对湿度(RH)可能会触发百里香酚的释放，纳米纤维在90%RH时比30%RH时释放更多的百里香酚。此外，这种功能化纳米纤维在体外对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现出优异的抗菌活性，并表现出良好的生物相容性。纳米纤维膜还应用于水果保鲜，并被发现可以延长草莓的保质期。感官分析还表明，百里酚/EVOH纳米纤维处理后的草莓香精具有较高的可接受性。这项工作将为设计包装薄膜提供一种创新方法。

图15.抗菌包装测试系统（A）和草莓包装保鲜一周的应用（B）。

论文期刊号：FoodResearchInternational162(2022)112093

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广东海洋大学刘颖副教授团队《FoodResearchInternational》：乳液静电纺丝制备PCL/卵磷脂/细菌素CAMT6抗菌抗氧化纳米纤维膜：特性及其在冰鲜三文鱼保鲜中的应用

2024年《FoodResearchInternational》IF=7.0

致病/腐败微生物和氧化是对食品安全和质量造成严重负面影响的普遍环境原因。目前的包装材料提供了一种有效的策略，通过保护食品免受外部环境的影响，防止食品发生微生物污染和氧化。其中，石油衍生聚合物（塑料）是最常用的食品包装材料，但这些材料成分单一，功能有限，不适合未加工或轻度加工的食品。此外，这些材料不可生物降解，会造成环境污染，其错误使用（例如使用不合适的塑料来包装食品）可能会导致额外的食品安全问题。由于这些原因，开发更具功能性和环保性的包装材料是研究热点。制备多功能材料的技术有多种，其中静电纺丝具有效率高、成本低、通用性强等优点。在静电纺丝过程中，对流经喷丝板的液态聚合物施加高压，产生功能性纳米纤维，然后将其交织以获得薄膜。静电纺丝产品已被研究用于食品保鲜领域，并发现其具有良好的属性，例如高表面积/体积比和可控的机械属性。有多种不同的静电纺丝方法，其中乳液静电纺丝是一种新颖、简单的方法，利用油包水（W/O）或水包油（O/W）乳液作为纺丝溶液来制备核壳纳米纤维。使用乳液作为纺丝溶液不仅避免了溶剂对活性物质的接触和不利影响，而且促进了活性物质在纳米纤维中心的定位，有助于最大限度地减少突释效应。此外，纳米脂质体还可以用于保护活性物质，具有典型的油包水（水核被磷脂包裹）结构。聚己内酯（PCL）用作乳液静电纺丝纳米纤维的聚合物骨架。PCL是一种由重复己酸酯单元组成的聚合物，属于脂肪族聚酯类。由于其刚性、机械弹性、生物降解性和无毒性等优异特性，PCL已获得美国食品和药物管理局(FDA)的批准，并且是欧盟委员会(EC)的注册商标，可用于大量的药物输送和医疗设备。因此，PCL有可能适合用作新型环保食品包装材料。卵磷脂被用作乳化剂和活性抗氧化剂。卵磷脂是一种存在于所有生物体中的天然乳化剂，广泛用于食品工业，没有最高限量限制。与合成和半合成低分子量表面活性剂相比，卵磷脂具有卓越的安全性，适合在食品中使用。除了乳化能力外，卵磷脂还具有多种活性，包括抗氧化特性。因此，卵磷脂有潜力在乳液静电纺丝中用作乳化剂和抗氧化剂。使用细菌素CAMT6作为抗菌活性物质，具有广谱抗菌活性和较强的温度和pH稳定性，可用作食品生物防腐剂。值得注意的是，细菌素是由核糖体合成的蛋白质或肽，其中大多数已被FDA认证为公认安全，其抑菌活性与其结构密切相关。然而，长时间接触有机溶剂可能会导致细菌素错误折叠或聚集，从而导致其活性丧失。乳液静电纺丝是一种制备细菌素纳米纤维的合理方法，为避免溶剂对活性物质的接触和不利影响提供了一种途径。

广东海洋大学刘颖副教授团队采用乳液静电纺丝法制备了具有抗菌和抗氧化活性的PCL/卵磷脂/细菌素CAMT6纳米纤维薄膜。通过优化静电纺丝乳液的配方可以改善所制备的纳米纤维膜的形貌和均匀性。对所制备的纳米纤维膜的分析测试表明，纳米纤维具有核壳结构，细菌素CAMT6有效封装在核层中，PCL和磷脂均匀混合形成壳层。此外，纳米纤维膜具有可接受的拉伸性能和吸水能力。在冰鲜三文鱼肉中，纳米纤维膜有效抑制了细菌的生长，减缓了油脂的氧化，减缓了水分的流失，起到了很好的保护作用。该研究为食品活性包装材料及细菌素的封装应用提供参考。

图16.乳液静电纺丝制备纳米纤维膜及其性能表征。

论文期刊号：FoodResearchInternational175(2024)113747

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南京林业大学李维林研究员团队《PostharvestBiologyandTechnology》：活性静电纺纳米纤维包装保持黑莓的保存质量和抗氧化活性

2023年《PostharvestBiologyandTechnology》IF=6.4

南京林业大学李维林研究员团队开发了一种用于活性包装的电纺纳米纤维材料，该材料基于聚乳酸（PLA）和聚己内酯（PCL）并含有牛至精油（OEO）/β-环糊精（β-CD）包合物。研究了纳米复合材料包装对黑莓保鲜品质和抗氧化活性的影响。OEO@β-CDs/PLA/PCL纳米纤维包装保持了黑莓的外观并抑制了颜色劣化，第10天的a*为0.21，总色差为2.03。储存期结束时，衰退率为27.8%，OEO@β-CDs/PLA/PCL的体重减轻为3.56%，低于其他处理。OEO@β-CDs/PLA/PCL延迟了黑莓的软化，第10天的硬度为6.78N。此外，OEO@β-CDs/PLA/PCL还减轻了其他保鲜质量损失，总可溶性固形物为第10天的可溶性蛋白质含量为8.94，可溶性蛋白质为14.03克/公斤，抗坏血酸为0.195克/公斤。纳米纤维膜以0.13摩尔/公斤的低H2O2含量保持了抗氧化酶的活性并抑制了微观结构中的氧化损伤。在采后期间，OEO@β-CDs/PLA/PCL纳米纤维材料抑制了黑莓采后腐烂变质、营养品质损失和氧化损伤，从而展示了纳米复合材料用于水果贮藏的潜力。

图17.不同处理后黑莓的外观(A)和颜色变化(B、C和D)。

论文期刊号：PostharvestBiologyandTechnology199(2023)112300

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浙江大学吴迪教授团队《Foods》：应用溶液吹纺快速制备明胶/尼龙66纳米纤维膜

2021年《Foods》IF=4.7

溶液吹纺(SBS)是一种新兴的制备超细纤维和高比表面积聚合物薄膜的制备技术。常规SBS装置由高速空气源、注射泵、同心喷嘴系统和收集器组成。内喷嘴中的聚合物溶液被外喷嘴中周围的高速气流拉长成细纤维。而且，由于SBS利用高速气流形成纤维，因此与静电纺丝相比，对溶液的导电性没有要求。随着溶剂在向收集器移动的过程中迅速蒸发，超细纤维在收集器上沉积并形成纳米纤维膜。SBS具有广泛的用途，包括生物传感器、航空航天工业、杂质去除剂和可穿戴电子产品。然而，使用SBS开发用于食品包装的纳米纤维薄膜的研究却很少。目前纳米纤维薄膜在食品包装中的应用主要采用静电纺丝法制造。尽管如此，之前的研究表明SBS的纤维生产效率可能比静电纺丝高得多。明胶（GA）是胶原蛋白水解得到的单链蛋白质，具有良好的生物相容性、生物降解性和无毒性，在食品、医药和摄影等行业得到广泛应用。然而，由于明胶纳米纤维在水溶液中的溶解度和机械性能较差，通常需要通过化学交联剂进行改性，但化学制剂的残留和细胞毒性限制了其在食品领域的应用。各种研究表明，许多合成聚合物可以与天然聚合物一起使用来生产性能改进的聚合物复合材料。在这些合成聚合物中，尼龙66（聚酰胺66，PA66）是一种多功能合成热塑性聚合物，广泛应用于纺织品、降落伞、生物医学领域和功能材料等领域。据报道，PA66已成功用于改性环氧树脂以实现拉伸韧性增强，但与使用PA66改性天然聚合物（尤其是明胶）相关的工作有限。由于其耐磨性、机械强度高、重量轻、成本相对较低以及非常重要的生物安全性，PA66可以用作明胶的潜在改性材料。

浙江大学吴迪教授团队使用一种新颖的纺丝技术，溶液吹纺（SBS），快速制造纳米纤维材料；同时使用尼龙66（PA66）来改善机械性能和抗明胶膜溶解的能力。形貌观察表明GA/PA66复合薄膜的纳米直径为172.3~322.1nm。傅里叶变换红外光谱和X射线表明GA和PA66通过氢键存在强烈的相互作用。力学测试表明，复合膜的断裂伸长率从7.98%大幅提高到30.36%，拉伸强度从0.03MPa提高到1.42MPa，表明复合膜具有最高的机械强度。水蒸气透过率分析显示，GA/PA66薄膜的水蒸气透过率较低，为9.93gmm/m2hkPa，表明GA/PA66薄膜的水蒸气阻隔性能有所提高。耐溶剂分析表明PA66可以有效提高GA的抗溶解能力。该工作表明SBS在快速制备食品包装用纳米纤维膜方面具有广阔的应用前景，PA66可应用于明胶膜的改性。

图18.溶液吹纺明胶(GA)(a)、GA/PA66(2:1)(b)、GA/PA66(1:1)(c)、GA/PA66(1:2)(d)、PA66(e)纳米纤维。

论文期刊号：Foods2021,10,2339

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浙江大学吴迪教授团队《FoodHydrocolloidsforHealth》：多层聚己内酯/姜黄素负载明胶/聚己内酯纳米膜的溶液吹纺，用于缓释和细菌抑制

2022年《FoodHydrocolloidsforHealth》IF=4.6

浙江大学吴迪教授团队通过顺序溶液吹塑纺丝（SBS）制备了以聚己内酯作为外层和负载姜黄素的明胶膜作为内层的多层膜。疏水外层提高了水接触阻力并保护内层不被水溶解。外层和内层之间氢键的相互作用增强了热稳定性。夹层结构还提高了明胶膜的疏水性和机械性能。多层膜表现出良好的缓释能力，可连续释放姜黄素312小时。同时，多层膜与负载姜黄素的单层明胶一样有效对抗大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。本研究结果表明，SBS制备的多层纳米薄膜在抗菌物质的封装和控释方面具有广阔的应用前景。

图19.(A)GL薄膜的FE-SEM图像；(B)负载CUR的薄膜；(C)PCL薄膜；(D)多层膜的横截面。

论文期刊号：FoodHydrocolloidsforHealth2(2022)100062

20

浙江大学吴迪教授团队《FoodQualityandSafety》：溶液吹纺法开发的聚己内酯/聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维用于封装绿原酸

2022年《FoodQualityandSafety》IF=3

浙江大学吴迪教授团队采用溶液吹纺（SBS）快速制备聚己内酯（PCL）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和PCL/PVP纳米纤维膜以封装绿原酸（CGA）。所有薄膜均显示出均匀光滑的纳米纤维，傅里叶变换红外光谱和X射线衍射证明了PCL和PVP混合纺丝的成功。随着PVP含量的增加，PCL/PVP纳米纤维膜的热稳定性提高。PCL/PVP（重量比为4:1）薄膜由于纤维间相互作用更强，因此比PCL和PVP薄膜具有更好的机械性能。PCL的添加赋予了PCL/PVP薄膜疏水性表面,且PCL/PVP薄膜具有更好的水蒸气阻隔能力。PCL/PVP(4:1)薄膜在72小时内表现出最佳的CGA长期连续释放。由于包封率较低，PVP纳米纤维膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌没有抑制作用，但PCL和PCL/PVP膜表现出良好的抗菌活性。上述结果表明SBS开发的纳米纤维薄膜在食品包装方面具有广阔的前景。

图20.纳米纤维膜的FE-SEM图像和直径分布：(A)PVP、(B)PCL、(C)PCL/PVP(2:1)、(D)PCL/PVP(3:1)和(E)PCL/PVP(4:1)。FE-SEM，有限元扫描电子显微镜；PVP，聚乙烯吡咯烷酮；PCL，聚己内酯。

论文期刊号：FoodQualityandSafety,2022,6,1–10

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