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为解决柑橘类水果保鲜难题，研究人员开展 “稀土掺杂 ZnO 复合涂层抗菌性能及对鲜橙货架期品质影响” 研究。结果显示，该涂层能抑制大肠杆菌和扩展青霉，2% 掺杂量效果较好，但 4% 会加重橙子品质劣变。这有助于拓展稀土在食品保鲜的应用。
在食品保鲜领域，柑橘类水果由于富含维生素 C、叶酸、矿物质等营养成分，深受大众喜爱。然而，像‘Aiyuan 38’这种皮薄、水分和糖分含量高的柑橘品种，在采摘后常常面临微生物滋生、水分流失等问题，导致品质下降，这不仅让消费者皱起眉头，也让果农和商家们头疼不已。传统的保鲜方法，比如使用一些常见的涂层材料，都存在各种各样的缺陷。例如，羧甲基纤维素基和果胶基涂层虽然有一定的保湿性，但抗菌能力差；蜂蜡基复合涂层虽然能减少水果重量损失和保持硬度，可涂层太脆；一些生物合成的材料虽然无毒、抗紫外线，但成本高昂，难以大规模推广应用。
在这样的背景下，中国的研究人员决定开展一项研究，希望能找到一种更好的保鲜方法。他们瞄准了稀土（Rare Earth，RE）和氧化锌（Zinc Oxide，ZnO）。稀土具有独特的电子结构和优良的光电子特性，在很多领域都有出色表现，近年来还发现其具有抗菌性能。而氧化锌是食品行业认可的安全抗菌剂，不过它在光催化方面存在一些不足，比如只能利用不到 4% 的太阳辐射中的紫外线能量，光生电子 - 空穴对复合快，限制了其抗菌性能的发挥。研究人员想，如果把稀土掺杂到氧化锌中，再结合天然蜡制成复合涂层，会不会产生意想不到的效果呢？带着这个疑问，他们开启了研究之旅。
研究人员首先通过固态法合成了 La 和 Ce 掺杂的 ZnO（La-Ce-ZnO），并将其与巴西棕榈蜡、吐温 80、油酸等混合，制备出复合涂层。他们以‘Aiyuan 38’橙子为研究对象，一方面在体外测试涂层对大肠杆菌（Escherichia coli）的抗菌能力，另一方面在体内观察对橙子上霉菌（扩展青霉，Penicillium expansum）和天然微生物的抑制效果。同时，他们还评估了橙子涂覆涂层后在 25 天储存期内的关键品质指标变化。
在研究过程中，研究人员用到了几种关键技术方法。首先是材料合成技术，通过特定比例混合 ZnO、La?O?和 CeO?并高温煅烧、研磨，制备出 La-Ce-ZnO 粉末。然后利用粒度分析技术，对 La-Ce-ZnO 粉末的粒径分布进行表征；采用光吸收光谱技术，分析其光吸收特性，以确定稀土是否成功掺杂。此外，还通过微生物培养和计数的方法，测定涂层对微生物的抑制效果；使用品质检测技术，监测橙子在储存期间的重量损失、硬度、颜色等品质指标变化。
研究结果令人眼前一亮。在对 La-Ce-ZnO 粉末的表征中发现，其粒径主要分布在 0 - 58μm，90% 的粉末粒径低于 22.9μm，且 UV-Vis 光谱出现红移，表明稀土成功嵌入基质。抗菌测试显示，制备的涂层能使体外附着的大肠杆菌数量减少超过 2.5 log。在对‘Aiyuan 38’橙子的研究中，发现涂层对扩展青霉和天然微生物有显著抑制作用，尤其是当涂层中 La-Ce-ZnO 的添加量为 2% 时效果最佳。在品质评估方面，25 天的储存实验表明，涂层对橙子的重量损失和硬度影响不大，但会使颜色变化加快。然而，当涂层中 La-Ce-ZnO 的添加量增加到 4% 时，抗菌活性下降，对橙子品质的负面影响也更严重。
综合研究结果和讨论部分，这项研究具有重要意义。它成功开发了一种以 La 和 Ce 掺杂的 ZnO 为抗菌成分的新型复合水果保鲜涂层。研究结果不仅有助于进一步了解 La、Ce 等稀土元素的抗菌机制，还为拓展稀土基抗菌材料在水果保鲜领域的应用提供了理论依据和实践支持。这一成果发表在《Food Packaging and Shelf Life》上，为食品保鲜领域的研究开辟了新的方向，有望为解决柑橘类水果保鲜难题带来新的解决方案，让消费者能品尝到更新鲜、更美味的橙子，也为果农和商家减少因水果变质带来的经济损失。
