基于β-环糊精金属有机框架的明胶薄膜控释百里香精油及其在水果保鲜中的应用研究

本文系统研究了将百里香精油（TEO）封装于β-环糊精金属有机框架（β-CD-MOFs）中，并进一步将其复合到明胶基质中构建具有优异控释性、抗菌性及抗氧化性的纳米复合膜（Gel/TEO@β-CD-MOFs）。该膜显著提升了草莓的保鲜效果，延长货架期至8天，同时改善了薄膜的力学性能和疏水性，为天然活性成分在食品保鲜包装中的应用提供了创新性策略。

　　

Highlights

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  百里香精油（TEO）被成功封装进β-环糊精金属有机框架（β-CD-MOFs）中，形成TEO@β-CD-MOFs复合物。
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  相较于传统β-CD包封方式，β-CD-MOFs展现出更高的包封效率（88.26%）和优异的抗菌（抗菌率＞95%）与抗氧化（自由基清除率＞75%）性能。
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  该复合体系实现了TEO的缓慢控释，显著延长草莓保鲜期至8天。
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  添加7.5% TEO@β-CD-MOFs的明胶膜机械性能显著提升：拉伸强度（TS）达15.73 MPa，断裂伸长率（EB）提高至14.69%，水接触角（WCA）保持在95.84°的疏水水平。

Introduction

随着全球对食品安全与环境保护日益重视，公众对食品保鲜过程的可持续性与安全性关注度大幅提升（Huang & Wang, 2025）。微生物活动导致的水果蔬菜腐败已成为威胁人类健康的重要问题，亟需开发可持续、高效的新型保鲜策略（Yaashikaa et al., 2023）。尽管传统化学杀菌剂效果显著，但其生态与健康风险限制了应用（Morán et al., 2025）。抗菌食品包装因此成为保障易腐产品质量、延长货架期的关键手段。

近年来，聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）等石油基包装材料因不可再生、高碳足迹、难降解而备受质疑（Xu et al., 2024），推动研究者积极开发环境友好型替代材料。

明胶（gelatin）作为一种源自胶原蛋白的透明可食性成膜材料，因其天然来源、可生物降解、成本低及优良成膜性，被广泛用于食品包装基质（Ying et al., 2024）。近期研究致力于通过引入抗菌大分子，提升明胶膜的机械强度、抗氧化及抗菌效能，以延长食品保质期（Li et al., 2025; Liu et al., 2023）。

植物源精油（Essential Oils, EOs）具备强效抗菌与抗氧化特性，其中百里香精油（TEO）作为酚类单萜化合物，对常见食源性病原体的最低抑菌浓度（MIC）为0.25–2 μL/mL（Deng et al., 2024）。然而，其低水溶性与高挥发性限制了实际应用（Souza et al., 2025）。

β-环糊精（β-CD）虽能吸附挥发性化合物，但其低溶解度和载药量不足限制了应用（Jiang et al., 2022）。金属有机框架（MOFs）因可调孔隙率、高比表面积和良好生物相容性受到关注（Hubab & Al-Ghouti, 2024）。β-CD-MOFs作为β-CD衍生物，具有更大比表面积、更高孔隙率和更好稳定性，能有效包封并保护精油免受环境挥发（Nadar et al., 2019）。例如，Hu 等人曾成功将薄荷醇封装于β-CD-MOFs中（Hu et al., 2021），但尚未见TEO封装于β-CD-MOFs并用于明胶膜实现控释的研究报道。

本研究旨在合成β-CD-MOFs用于封装TEO，评估其包封效率，并将所得TEO@β-CD-MOFs复合物掺入明胶基质中制备Gel/TEO@β-CD-MOFs复合膜，系统研究其对薄膜力学性能、疏水性、水蒸气渗透性、抗菌及抗氧化性能的影响，为水果保鲜提供新型高效包装材料。

Conclusions

本研究利用β-CD-MOFs框架高效包封大分子化合物TEO，并将其整合至明胶保鲜膜中。所得纳米复合膜不仅实现了TEO分子的可控释放，还展现出增强的机械强度、表面疏水性以及显著的抗氧化与抗菌性能，在水果品质保鲜方面具有广阔应用前景。然而，……