仿生松针状玉米醇溶蛋白纳米纤维膜高效吸附乙烯技术及其在香蕉采后保鲜中的应用

为解决水果采后因乙烯催熟导致的40-50%损失问题，研究人员开发了基于玉米醇溶蛋白（zein）的仿生松针状纳米纤维膜（E/M-T-zeinNFs）。通过二元溶剂体系结合热处理技术，构建了具有褶皱形貌的纤维结构，其乙烯吸附速率达17.63±1.62 mg/(m3·h)，较对照组显著提升。该材料可有效延缓香蕉失重并延长货架期，为绿色水果保鲜包装提供了新策略。

　　

全球每年因采后腐烂导致的水果损失高达40-50%，其中乙烯作为植物激素是加速果实成熟的关键因素。传统乙烯清除剂如高锰酸钾（KMnO₄）和二氧化钛（TiO₂）存在重金属残留、光催化效率低等缺陷。在此背景下，陕西科技大学的研究团队受松针表面褶皱结构的启发，开发了一种新型玉米醇溶蛋白（zein）纳米纤维膜，通过仿生设计实现了乙烯的高效吸附。

研究采用二元溶剂（乙醇/甲醇）结合热处理技术，成功制备出具有松针状褶皱的15E/5M-60-zeinNFs。该结构使纤维比表面积显著增加，并通过物理拦截和活性巯基（-SH）的化学吸附双重机制提升乙烯捕获效率。实验表明，优化后的材料乙烯吸附速率达17.63±1.62 mg/(m³·h)，较平滑纤维提升近2倍。在香蕉保鲜实验中，该薄膜使果实失重率降低37%，货架期延长5天。

关键方法

1. 二元溶剂静电纺丝技术制备zein纳米纤维
2. 梯度热处理诱导褶皱形貌（60℃为最优条件）
3. 动态吸附系统测定乙烯捕获效率
4. 香蕉贮藏实验验证保鲜效果

研究结果

1. 溶剂比例调控纤维形貌：当乙醇/甲醇比为15:5时，纤维呈现最显著的松针状褶皱（图2c），此比例下溶剂挥发速率差异最大。
2. 热处理温度优化：60℃处理的纤维（15E/5M-60-zeinNFs）比表面积达89.7 m²/g，较未处理组提高218%。
3. 巯基含量与吸附性能正相关：DTNB法测定显示褶皱纤维游离巯基含量（12.3 μmol/g）是平滑纤维的1.8倍。
4. 实际保鲜效果：处理组香蕉在25℃下贮藏7天后，硬度保持率比对照组高42%，果皮褐变指数降低60%。

结论与意义
该研究通过仿生策略突破了传统纳米纤维比表面积限制，首次将zein材料的巯基活性与物理吸附协同效应应用于乙烯清除领域。相较于化学清除剂，这种全生物基材料兼具安全性（无重金属残留）与高效性（吸附容量达4.82 mg/g），为开发新一代智能水果包装提供了理论和技术支撑。论文发表于《Postharvest Biology and Technology》，相关技术已申请中国发明专利（ZL202310XXXXXX）。未来可通过调控褶皱深度与密度进一步优化材料性能，推动其在蓝莓、猕猴桃等呼吸跃变型水果保鲜中的规模化应用。