纳米木质素稳定Pickering乳液与咖啡叶纤维素纳米晶协同增强的可持续明胶基食品保鲜膜研究

《Food Hydrocolloids》：A sustainable gelatin-based film reinforced with nanolignin-stabilized Pickering emulsion and cellulose nanocrystals from coffee leaves for food preservation

本文推荐一种基于咖啡叶废弃物的创新包装材料。研究通过提取纤维素纳米晶（CNCs）增强明胶（GEL）基质，并利用木质素纳米颗粒（LNPs）稳定负载咖啡精油（CEO）的Pickering乳液（CPEs），成功开发出兼具高机械强度（拉伸强度+16.45%）、优异阻隔性（水蒸气渗透性降低35.36%）、持续抗菌（金黄色葡萄球菌/大肠杆菌抑制率>92%）和可生物降解（10天自然降解）特性的活性包装膜，为农业废弃物高值化利用提供新范式。

　　

Highlight

本研究亮点在于利用咖啡叶农业废弃物成功提取纤维素纳米晶（CNCs）和木质素纳米颗粒（LNPs），通过LNPs稳定负载咖啡精油的Pickering乳液（CPEs），并与CNCs协同增强明胶基薄膜。该复合膜展现出卓越的紫外线阻隔能力、机械性能（拉伸强度提升16.45%，断裂伸长率增加87.69%）、阻隔性（水蒸气渗透性降低35.36%，氧气渗透性降低57.34%）及热稳定性。得益于Pickering乳液结构，精油可实现缓释，延长薄膜的生物活性功能。此外，薄膜具有强抗氧化性（自由基清除率>91%）和显著抗菌效果（对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抑制率>92%）。土壤埋藏实验表明薄膜在自然条件下10天内可完全降解，生物安全性通过种子发芽、溶血和总体迁移实验验证。在4°C猪肉保鲜实验中，功能膜有效维持视觉品质、抑制微生物增殖并延长货架期。

结论

本研究开发了一种可持续策略，通过从咖啡叶农业废弃物中提取CNCs和LNPs，进一步用于功能性生物基包装膜的开发。将LNP稳定的Pickering乳液和CNCs整合到明胶基质中后，所得复合膜表现出增强的结构完整性、改善的理化性能和显著的生物活性功能。当应用于猪肉保鲜时，功能膜通过抑制脂质氧化和微生物生长，有效延长了猪肉的保质期。总体而言，本研究为农业废弃物转化为高价值功能材料提供了一条有前景的途径，并为开发活性和可生物降解食品包装膜提供了可持续策略。