在采摘后阶段，水果容易受到各种病原体（包括细菌和真菌）的影响，导致在运输和储存过程中变质。包装材料被广泛认为在防止食品因物理、化学或生物因素而变质以及确保整体质量和安全方面发挥着关键作用。然而，传统的石油基合成包装材料有许多缺点，包括不可降解、不可持续以及存在有毒增塑剂，对环境构成严重威胁。因此，可降解的食品包装材料作为一种可持续的替代品出现，以解决与传统塑料包装相关的问题。由浙江中医药大学生命科学学院柴惠教授领导的团队叶怡婷、刘佳琪、颜廷资等人，聚焦于聚（乳酸 - 己内酯）/ 明胶 / 单宁酸（PLCL/GEL/TA）纳米纤维膜，深入探究其在蓝莓保鲜领域的卓越性能与应用潜力。

一：新型保鲜材料诞生记

聚（乳酸 - 己内酯）（PLCL）是一种可生物降解且环保的材料，在医药、包装等领域应用广泛。然而，其本身不具备抗菌性，需要添加抗菌剂才能用于食品包装。在众多抗菌剂中，天然抗菌物质因其对食源细菌和真菌抑制效果好、生物安全性高而备受关注。单宁酸（TA）作为一种天然多酚，不仅具有强大的抗菌、抗氧化和抗炎特性，还是 FDA 批准的添加剂，在食品和医疗行业应用广泛。明胶（GEL）则是一种源自胶原蛋白的生物聚合物，价格低廉、可生物降解、具有良好的水结合能力、成膜性和生物相容性，是食品包装的理想材料。

本研究采用静电纺丝技术，先制备出 PLCL/GEL 膜，再通过与 TA 交联，成功制备出 PLCL/GEL/TA 膜。具体过程为：将 PLCL 和 GEL 分别溶解在特定溶剂中，混合均匀后进行静电纺丝得到 PLCL/GEL 纳米纤维。随后，把这些纳米纤维分别浸泡在不同浓度的 TA 溶液中，经过一段时间后取出，冲洗并冻干，得到不同 TA 含量的 PLCL/GEL/TA 膜。

二：性能卓越的 “保鲜卫士”

扫描电子显微镜（SEM）图像显示，所有静电纺丝膜都具有光滑均匀的微观结构。从下图 1 中可以清晰看到，随着 TA 含量增加，纳米纤维的直径逐渐增大，当 TA 浓度为 10% 时，纳米纤维直径分布最为均匀。

通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析，证实了 TA 成功地结合到了 PLCL/GEL 纳米纤维中。在机械性能方面，从图 2应力 - 应变图（b）和弹性模量图（c）可知，随着 TA 含量的增加，膜的弹性模量增大；从断裂伸长率图（d）可见，尽管断裂伸长率有所降低，但所有 PLCL/GEL/TA 膜仍能拉伸至原长的三倍左右，展现出良好的柔韧性。接触角测量结果（图 2 中的水接触角图（e）及量化水接触角值（f））表明，TA 的加入显著提高了膜的润湿性，且润湿性与 TA 含量呈正相关。

在体外降解实验中，从图 3（a）可知，所有膜在第一周都有快速降解，重量损失近 50%，随后降解速度放缓，TA 含量越高，膜的降解能力越强。图3（b）TA 释放实验显示，纤维膜在最初 20 分钟内快速释放 TA，随后缓慢持续释放，这种释放模式能在初期提供快速抗菌效果，后期实现长效抗菌，而且 TA 含量越高，释放速率越快。

通过 DPPH 自由基清除实验评估膜的抗氧化能力，结果显示，TA 修饰后的膜抗氧化能力显著增强。从图 4 (a) 图中看到，添加不同 PLCL/GEL/TA 膜后 DPPH 在乙醇中的颜色变化，以及 (b) 图中 DPPH 自由基清除率随膜浓度变化，都能直观体现出这一点。抗菌实验表明，PLCL/GEL 膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌没有抑制作用，而 PLCL/GEL/TA 膜对这两种细菌均有明显的抑制效果。从图 4 的 (c) 抑菌圈法评估抗菌活性图和 (d) 不同膜中抑菌半径随 TA 浓度变化分析图可以看出，抑制区域的半径随 TA 浓度增加而增大，且对金黄色葡萄球菌的抑制效果更为显著。采用 CCK - 8 法对 NIH/3T3 细胞进行细胞毒性分析，从图 4 的 (f) 细胞活力图可知，PLCL/GEL 和 PLCL/GEL/TA₁₀膜在不同时间点的细胞存活率都接近 100%，表明该膜具有良好的生物相容性。

以蓝莓为模型水果评估膜的保鲜性能。从图 5（a）的实物图和（b）形态变化图中可以看到，用 PLCL/GEL/TA₁₀膜覆盖的蓝莓在储存 5 天后，几乎没有颜色和结构变化，只有少量霉菌斑；而对照组和 PLCL/GEL/TA₀组的蓝莓在 1 - 2 天就出现腐烂迹象，5 天完全腐烂。在重量损失方面，从图 5 的重量损失图（d）可知，PLCL/GEL/TA₁₀组的蓝莓在 5 天后保留率最高，达到 89%±2.13%，有效减少了蓝莓在储存过程中的水分流失。

三：蓝莓保鲜的新希望

本研究通过静电纺丝技术制备了不同TA浓度的PLCL/GEL/TA纳米纤维膜，然后通过TA交联。TA与GEL之间的交联键保持了TA的稳定释放。此外，随着TA浓度的增加，膜的机械性能、亲水性、可生物降解性、抗氧化和抗菌能力均有所提高。此外，细胞毒性试验结果表明，电纺膜对NIH/3T3细胞的存活率约为100%，表明其良好的生物相容性。特别是，当TA含量达到10%时，PLCL/GEL/TA膜有效抑制了蓝莓的腐烂程度和重量损失，显著延长了蓝莓的保质期。由此可见，静电纺丝PLCL/GEL/TA纳米纤维膜在活性包装和食品保鲜领域的包装材料应用方面具有巨大潜力，不仅可以减少水果在运输和储存过程中的损失，同时降低对环境的影响。

在未来的研究中，可以进一步优化膜的制备工艺，探索不同 TA 含量对其他水果保鲜效果的影响，拓宽其应用范围。还可以研究将其他生物活性物质与 PLCL/GEL/TA 膜相结合，开发出具有更多功能的保鲜材料。相信在不久的将来，这种新型保鲜材料将在水果保鲜行业得到广泛应用，为减少水果浪费、推动绿色包装发展做出重要贡献。

文献来源：https://doi.org/10.1016/j.lwt.2025.117388