基于单宁酸-多孔淀粉/羧甲基纤维素薄膜的草莓保鲜新技术：紫外屏蔽与光动力杀菌的协同效应

《Food Packaging and Shelf Life》：Active packaging film with synergistic effect of UV-shielding and photodynamic sterilization for strawberry preservation

本文报道了一种具有紫外屏蔽(UV-shielding)和光动力杀菌(photodynamic sterilization)协同功能的新型活性包装薄膜(TA-PS/CMC)。该薄膜以羧甲基纤维素(CMC)为基材，通过负载单宁酸(TA)的多孔淀粉(PS)实现多功能集成，不仅能选择性屏蔽紫外线(>90%)，还可利用可见光产生活性氧(如单线态氧1O2)，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌展现高效杀菌效果。研究证实其兼具优异水蒸气阻隔性、机械强度和抗氧化活性，为草莓等生鲜食品的绿色保鲜提供了创新解决方案。

　　

Highlight

有趣的是，TA-PS/CMC薄膜不仅能选择性屏蔽阳光中的紫外线，避免水果腐败加速，还能充分利用可见光产生单线态氧(¹O₂)，实现协同抗菌效果。因此，TA-PS/CMC对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均表现出极高的杀菌效率。此外，TA-PS/CMC还展现出优异的水蒸气阻隔性能、卓越的机械强度和强大的抗氧化活性。凭借这些多功能特性，TA-PS/CMC能有效延长草莓的保质期。关键的是，这种低成本包装材料具有优异的生物降解性和环境相容性，消除了食品安全风险和生态污染的担忧。

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Materials

羧甲基纤维素(粘度=600–3000 mPa·s, USP)、单宁酸(98%, AR)、氢氧化钾(95%, AR)、2,2-二苯基-1-苦基肼基(≥98.5%, HPLC)和1,3-二苯基异苯并呋喃(97%)由麦克林生化技术有限公司(上海)提供。多孔淀粉(≥98%)购自山西优晨生物技术有限公司(晋中)。无水氯化钙(≥99.0%, AR)和氯化钠(99.5%, AR)均购自天津大茂化学试剂厂。

Synthesis of TA-PS/CMC

通过扫描电子显微镜(SEM)图像直观分析样品的微观形貌。如图1a-c所示，PS表面呈现规则光滑的形态，平均直径为11.53±3.66 μm。此外，TA-PS表面也呈现相对光滑规则的形态，表明负载TA后PS的结构未被破坏。如图1d所示，3402 cm^?1处的峰对应于PS的-OH基团。TA在3309、1712和1612 cm^?1处的峰分别归属于-OH、C=O和芳香环的C=C伸缩振动。在TA-PS/CMC薄膜中，-OH峰移至3410 cm^?1，表明TA、PS和CMC之间形成了分子间氢键。

Conclusions

总之，我们成功开发了一种集抗氧化、紫外屏蔽和可见光驱动杀菌于一体的多功能活性薄膜(TA-PS/CMC)。特别是，TA-PS/CMC不仅能选择性屏蔽阳光中的有害紫外线(>90%)，还能充分利用阳光中的可见光产生单线态氧(¹O₂)，增强了对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的协同杀菌效果。此外，20% TA-PS/CMC薄膜表现出优异的水蒸气阻隔性、卓越的机械强度和强大的抗氧化能力。在实际草莓保鲜应用中，该薄膜有效延缓了品质劣变，显著延长了货架期。这种低成本、可生物降解的多功能薄膜为开发下一代可持续智能保鲜包装提供了有前景的策略。