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浙江大學張輝教授團隊 Small:負載檸檬烯/納米環(huán)糊精金屬有機框架的納米纖維的制備及其在鮮切蘋果保鮮中的應用
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,這限制了其應用。環(huán)糊精金屬有機框架(CD-MOF)盡管可以提高負載能力,但是傳統(tǒng)方法制備的CD-MOF尺寸在微米級,難以將其負載到納米纖維。


  針對上述問題,近期,浙江大學生工食品學院張輝教授團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的關鍵因素。檸檬烯在納米CD-MOF的負載率最大為17%170 mg g?1,但是檸檬烯的負載會降低納米CD-MOF的結(jié)晶度。利用多尺度表征技術對負載檸檬烯/納米環(huán)糊精金屬有機框架的PCL納米纖維(L@CD-MOF@PCL)的形貌、物理化學性質(zhì)和熱力學性質(zhì)進行了表征,結(jié)果表明隨著納米纖維膜浸漬時間的增加,PCL納米纖維負載的納米CD-MOF就會越多。檸檬烯在浸漬時間為60 minL@CD-MOF@PCL-60的納米纖維膜的負載量可以達到92.51 mg g?1,但是浸漬時間的增加會降低材料的熱穩(wěn)定性和機械性能。L@CD-MOF@PCL-60在應用于鮮切蘋果的保鮮時,在第7天時,抑菌率可達到40%,有效的延長了鮮切蘋果的保質(zhì)期。 


1,實驗設計路線圖。


 2,PEGA1, 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


 3,不同尺寸MOF負載檸檬烯前后對比圖,左側(cè)為負載前,右側(cè)為負載后。(ACD-MOF-1,(BCD-MOF-2,(CCD-MOF-4,(DCD-MOF-8,(EL@CD-MOF-1,(FL@CD-MOF-2,(GL@CD-MOF-4,(HL@CD-MOF-8。


 4,不同浸漬時間的負載納米CD-MOF的納米纖維,以及其包埋檸檬烯的前后對比圖。(AMOF@PCL-30,BMOF@PCL-60,CL@MOF@PCL-60,DMOF@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。浙江大學生工食品學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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