蔬菜花卉研究所质量安全课题组研制MOFs负载槲皮素的纳米复合膜并用于草莓保鲜

发布时间：2024-04-22 来源：质量安全课题组

近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所质量安全课题组在MOFs纳米复合膜制备及草莓保鲜方面取得重要进展，首次利用MOFs负载槲皮素并联合石墨烯-银纳米颗粒构建了新型纳米复合膜用于草莓保鲜，相关研究成果以“Preparation and characterization of Quercetin@ZIF-L/GO@AgNPs nanocomposite film for room-temperature strawberry preservation”为题发表于Food Chemistry上（IF=8.8，Q1）

草莓营养价值丰富，被誉为“水果皇后”，深受消费者青睐。然而，其水分含量高、果皮薄脆，极易腐烂变质，不耐储运，严重制约草莓产业的发展。目前，采用纳米材料结合抗菌性活性物质制备新型绿色高效的保鲜膜，是延长果蔬货架期的重要手段之一。前期本团队成功制备了多种新型多孔纳米材料，并在咖啡因、茶氨酸、萝卜硫素、吲哚-3-甲醇等生物活性物质的提取富集、分离检测以及负载释放方面的取得了系列研究进展。槲皮素（Quercetin）是一种存在于许多植物中的黄酮类化合物，具有抗菌、抗氧化、抗炎、抗病毒等多种生物活性。将槲皮素添加至保鲜膜可以提高保鲜膜的抗菌能力，但其稳定性差，在加工和储存过程易降解，导致有效利用率低。ZIF-L作为一种叶片状金属有机框架材料（MOFs），其高比表面积和大孔隙度可为槲皮素的负载提供有效结合位点，并显著提高槲皮素的加工稳定性。同时，银纳米粒子（AgNPs）和氧化石墨烯（GO）也具有一定的抗菌特性，将槲皮素负载于ZIF-L，并结合GO和AgNPs的抗菌活性，在PVDF膜中进行多维耦联，可有效提高纳米复合膜的抑菌保鲜性能。

基于上述设计思路，本研究采用原位聚合法制备了叶片状ZIF-L用于槲皮素的纳米吸附和负载，结合GO@AgNPs的协同抑菌，首次制备了Quercetin@ZIF-L/GO@AgNPs纳米复合膜。其次，通过对纳米复合膜透过率、截留率、水通量和SEM、AFM、接触角等性能参数进行表征优化，最终得到结构均一、性能优良的纳米复合膜。结果表明，ZIF-L对槲皮素的吸附负载性能可达96%，Quercetin@ZIF-L可在一定程度上提升纳米复合膜的保鲜性能，但水蒸气透过率和水通量较高，不利于延长草莓保鲜期。相较而言，Quercetin@ZIF-L/GO@AgNPs纳米复合膜既能协同抑菌，也可降低膜通透性和透光率，显著延长了草莓货架期。其中，10%Quercetin@ZIF-L/10%GO@AgNPs保鲜性能最优，可在常温常湿8天内，保持草莓无明显霉变和腐烂。此外，纳米复合膜的金属离子迁移实验证明，纳米复合膜中银离子和锌离子平均迁移量极低，符合欧盟食品安全标准。

中国农业科学院蔬菜花卉研究所为论文完成第一单位，硕士生尹晨、丁欣和博士生林志豪为论文共同第一作者，徐东辉研究员、王健教授（河北北方学院）和刘广洋研究员为共同通讯作者。该研究依托于蔬菜生物育种全国重点实验室、农业农村部蔬菜质量安全控制重点实验室开展，获得了国家重点研发计划、国家大宗蔬菜产业技术体系、北京市面上基金和中国农业科学院农业科技创新工程等项目的资助。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814624010616

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