玉米醇溶蛋白基电纺纳米纤维在伊朗传统黄油保鲜中的应用研究

为解决伊朗传统黄油因微生物腐败和氧化酸败导致的保质期短问题，研究人员开发了含百里香精油(TEO)、葡萄叶提取物(GLE)和氧化锌纳米颗粒(ZnONPs)的玉米醇溶蛋白(zein)基电纺纳米纤维(NFs)。该材料展现出优异的抗菌性(对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抑菌圈达11-16 mm)、高疏水性(接触角137.5°)及抗氧化能力(DPPH清除率34%)，成功将黄油保质期延长30天，为不规则形状乳制品提供了新型活性包装解决方案。

　　

研究背景与意义
伊朗传统黄油因其不规则多面体形态和易氧化特性，长期面临包装适配性差、保质期短的难题。微生物污染和脂质氧化如同"隐形杀手"，不仅导致酸败变质，还造成巨大的食品浪费。传统塑料包装既无法紧密贴合黄油表面，又缺乏主动防护功能。随着消费者对天然防腐剂需求的增长，开发兼具生物降解性和功能性的新型包装成为研究热点。

在此背景下，研究人员将目光投向电纺纳米纤维技术——这种能产生直径仅为头发丝百分之一的超细纤维的技术，因其高比表面积和可负载活性成分的特性，被誉为"食品包装界的智能皮肤"。玉米醇溶蛋白(zein)作为玉米中提取的天然植物蛋白，具有优异的成膜性和生物相容性，成为理想基材。而百里香精油(TEO)、葡萄叶提取物(GLE)和氧化锌纳米颗粒(ZnONPs)的"三重奏"组合，则分别贡献了抗菌、抗氧化和紫外线屏蔽功能。这项发表在《Food Chemistry》的研究，首次将这种多功能纳米纤维应用于黄油保鲜领域。

关键技术方法
研究采用静电纺丝技术制备zein基纳米纤维，通过FE-SEM分析形貌特征，FTIR验证组分相互作用。评估了含不同浓度GLE(5-30%)和ZnONPs的配方性能，包括接触角测试疏水性，DPPH法测抗氧化活性，琼脂扩散法检测对金黄色葡萄球菌(S. aureus)和大肠杆菌(E. coli)的抑制效果。将纳米纤维包裹的黄油在4℃储存30天，定期检测过氧化值(PV)、硫代巴比妥酸反应物(TBARS)和微生物数量变化。

研究结果

Fe-SEM分析
电镜显示最优配方(Zein/ZnONPs/GLE30%/TEO)纤维直径均匀(638±164.69 nm)，相比纯zein纤维(795.95±131.54 nm)更细且无珠结现象，ZnONPs的加入显著改善了纤维形态。

功能特性
• 抗菌性：对S. aureus和E. coli抑菌圈分别达11 mm和16 mm
• 疏水性：接触角137.5°，远超纯zein纤维的98°
• 抗氧化：DPPH自由基清除率34%，是空白组的3.4倍

实际保鲜效果
• 氧化控制：30天后实验组PV值仅为对照组的1/5
• 微生物抑制：酵母/霉菌数降低2个数量级
• 物性保持：pH和色泽变化幅度显著小于对照组

结论与展望
该研究成功构建了具有"三位一体"防护功能的zein基纳米纤维：ZnONPs提供物理屏障和紫外防护，TEO发挥广谱抗菌作用，GLE则协同增强抗氧化效果。这种活性包装使黄油保质期突破性地延长至30天，且完全符合欧盟对锌迁移量的安全标准(实测迁移量远低于25 mg/kg限值)。

值得关注的是，研究揭示了GLE浓度与纤维性能的非线性关系——30%添加量时各项指标达到峰值，过量反而导致纤维结构劣变。这为植物提取物在活性包装中的精准应用提供了重要参考。未来研究可进一步探索该技术在其他高脂食品保鲜中的应用潜力，以及大规模生产的经济可行性。

这项成果不仅为传统乳制品提供了创新保鲜方案，更开辟了"天然成分-纳米技术-食品科学"交叉研究的新路径，对推动可持续包装发展具有里程碑意义。