玉米醇溶蛋白基超疏水纳米纤维膜的高效制备及其在食品包装中的创新应用

《Innovative Food Science & Emerging Technologies》：Efficient preparation of superhydrophobic hierarchical structured zein-based nanofiber membranes for food packaging

本研究发现通过自由表面静电纺丝技术构建的夹层结构纳米纤维膜（NFMs）结合SiO2纳米颗粒电喷雾修饰，成功制备出具有超疏水特性（水接触角153.9°±1.5°）的活性食品包装材料。该材料在保持优异气体阻隔性的同时，展现出90%大肠杆菌和85%金黄色葡萄球菌抑制率，并能有效抵抗粘性食品附着，使豆腐保质期延长7天以上，为绿色高性能食品包装提供了新策略。

　　

材料

甘草提取物、玉米醇溶蛋白（zein）、丁香酚、六氟异丙醇（HFIP）和二氧化硅（SiO₂）购自苏州优拓科技有限公司。聚乳酸（PLA）（4032D，分子量=150,000 g/mol）购自美国Natureworks公司。DPPH自由基试剂由苏州圣诺康生物技术有限公司提供。乙酸（99%）和乙醇由江苏强盛功能化学股份有限公司供应。所有化学品均直接使用，无需进一步纯化。

静电纺丝纳米纤维膜（NFMs）的形貌特征

图3（a）和（b）分别展示了ZLE和PLA纳米纤维膜的形貌及纤维直径分布。如图3（a）所示，ZLE纳米纤维膜呈现典型的串珠状结构，珠状部分直径为1.2±0.6 μm，纤维部分平均直径为115±20 nm，这种结构能有效负载更多甘草提取物和丁香酚。由于PLA溶液相较于ZLE溶液具有更高粘度和更低导电性（附表S1），所制备的PLA纳米纤维为无串珠的光滑纤维，且直径更大。

结论

本研究通过自由表面静电纺丝技术高效制备了两种基于玉米醇溶蛋白和聚乳酸的多级结构纳米纤维膜：一种是由ZLE串珠纤维与PLA无串珠纤维复合的单层混合结构膜，另一种是以PLA无串珠纤维膜为内外层、ZLE串珠纤维膜为中间层的夹层结构膜。随后通过自由表面电喷雾技术将SiO₂纳米颗粒均匀沉积于两种膜表面，构建具有微纳分级结构的超疏水包装材料。性能对比表明，夹层结构膜在维持良好透气性、抗菌性（对大肠杆菌抑制率90%，对金黄色葡萄球菌抑制率85%）和抗氧化活性的同时，实现了153.9°的超疏水特性，并能有效抵抗粘性食品附着，使豆腐保质期延长7天以上，性能优于普通塑料包装膜。