《Postharvest Biology and Technology》：From coffee waste to biopackaging: A sustainable approach to blueberry post-harvest conservation
编辑推荐：
Gonzalo Hernández-López|Laura Leticia Barrera-Necha|Silvia Bautista-Ba?os|Zormy Nacary Correa-Pacheco|Mónica Hernández-López
墨西哥莫雷洛斯州雅乌特佩克市雅
Gonzalo Hernández-López|Laura Leticia Barrera-Necha|Silvia Bautista-Ba?os|Zormy Nacary Correa-Pacheco|Mónica Hernández-López
墨西哥莫雷洛斯州雅乌特佩克市雅乌特佩克-霍胡特拉公路6公里处，国家理工学院生物制品开发中心，邮编62731
摘要
不可生物降解和合成包装材料，如聚酯制成的包装，被用于在商品化过程中保持产品质量。然而，这类包装来自不可再生资源，会对环境造成严重污染。本研究将咖啡烘焙纸（Cp）、生咖啡豆油（GCO）和纳米结构壳聚糖涂层（NC）结合到可生物降解的聚乳酸（PLA）和聚丁酸丁二醇酯-对苯二甲酸酯（PBAT）聚合物基质中，用于蓝莓的包装，并将其与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）包装进行对比。两种蓝莓品种（‘Sweetest Batch?’和‘Biloxi’）在5±1°C的温度下储存40天后，对其物理、生理和生化特性进行了分析，并评估了Botrytis和Rhizopus stolonifer菌的感染发生情况及严重程度。两种蓝莓品种在所有处理组中的重量均减少了25%-30%；硬度、颜色变化和pH值没有显著差异。第二种蓝莓品种的可滴定酸度和总可溶性固形物含量随时间呈上升趋势。第四十天时，用PET包装的蓝莓品种花青素含量较高，但抗氧化能力和总酚类物质含量在各处理组间无差异。第一种蓝莓品种的呼吸速率随时间变化不明显，而第二种蓝莓品种的呼吸速率在所有处理组中均呈上升趋势。由于储存条件，所有包装中的接种真菌均未发生感染。总之，由咖啡副产品制成的可生物降解包装在保持蓝莓采后质量方面与传统PET包装相当，是一种更环保的果实营销选择。
引言
蓝莓属于杜鹃花科Vaccinium属，全球分布有多种物种（Sivapragasam等，2023年）。根据FAOSTAT的数据，2024年全球蓝莓产量为1392,533.61吨，主要生产国包括美国（401,970吨）、秘鲁（353,600吨）、加拿大（165,608吨）、智利（97,218.79吨）和墨西哥（80,533.93吨）。蓝莓因其含有碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素和矿物质等营养成分而具有重要价值，是人体饮食的重要补充（Michalska和?ysiak，2015年；Rashidinejad，2020年）。此外，蓝莓含有抗氧化剂、抗菌成分和可食用纤维等生物活性物质，对人类健康和食品医疗产业有益（Guo等，2026年）。这些生物活性物质具有抗炎、抗菌、抗癌和抗糖尿病作用，同时具有高抗氧化活性（Duan等，2022年）。
蓝莓富含酚类、花青素和具有酶活性的化合物，这些成分在市场上备受重视（Kuriya等，2020年）。蓝莓的新陈代谢活跃，容易导致水分和营养成分流失，从而增加机械损伤的风险，进而易于受到真菌感染（Li等，2026年）。主要的采后真菌病害包括由Botrytis cinerea引起的灰霉病、Alternaria属引起的果实腐烂、Colletotrichum属引起的炭疽病，以及Penicillium chrysogenum、Fusarium oxysporum和Rhizopus属引起的感染（Bell等，2021年；Hernández-López和Barrera-Necha，2025年）。蓝莓的保存需要适当的包装或容器，在运输和储存过程中控制气体浓度，理想条件为15%-20%的二氧化碳（CO2）和5%-20%的氧气。这有助于抑制真菌病害的生长，减缓蓝莓的软化速度，延长保质期（Yahia，2019年）。
传统的合成聚合物如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和高密度聚乙烯（HDPE）大多来自化石/石化资源，用于农产品包装。这导致了大量塑料垃圾的产生（Bandyopadhyay和Ray，2019年）。因此，人们努力开发新的可生物降解材料，以可再生资源替代这些材料。常见的可生物降解材料包括聚乳酸（PLA）和聚丁酸丁二醇酯-对苯二甲酸酯（PBAT）。另一种重要的天然聚合物是壳聚糖，它无毒、可生物降解且具有杀菌性能，可用于储存植物和园艺产品（Rodríguez-Pedroso等，2009年；Romanazzi等，2017年）。PLA和PBAT与其他生物基化合物（如壳聚糖）具有良好的相容性，可以利用其抗菌性能应用于植物基产品（Correa-Pacheco等，2022年）。
咖啡烘焙纸（Cp）在咖啡豆烘焙过程中覆盖在豆子上，但由于需求有限，通常被视为农业废弃物。近年来，研究人员利用其高木质纤维素含量和抗菌化合物（如生物碱和黄酮类）探索了Cp的新用途，这些成分可抵御咖啡病原体和害虫（Mirón-Mérida等，2019年）。生咖啡豆油（GCO）来自未烘焙的咖啡豆，在化妆品和食品工业中有多种应用，因为它含有多酚、生育酚和植物甾醇等生物活性物质（Dong等，2021年）；同时，GCO还能作为天然增塑剂，提高聚合物复合材料的相容性和性能（Wang等，2022年）。挤出成型技术在生物基聚合物领域应用广泛，因其易于大规模生产和操作，且混合效果好，与食品相关化合物的相容性高（Ayala-Mendivil和Sandoval，2018年；Chen等，2025年）。本研究的目的是通过比较PLA、PBAT、Cp、GCO和壳聚糖纳米颗粒制成的可生物降解包装与传统PET包装在冷藏条件下储存40天后的蓝莓采后质量参数。
章节摘录
包装制备
使用挤出机（Process 11，Thermo Scientific，美国马萨诸塞州沃尔瑟姆）制备了聚合物胶带，其中PLA含量为60%（Ingeo TM Biopolymer 7001D，NatureWorks LLC，美国明尼苏达州米内顿卡），PBAT含量为40%（Ecoflex F Blend C1200，BASF，墨西哥城）。Cp作为填充材料（质量分数5%），GCO作为增塑剂使用。此外，还使用了来自America Alimentos Ingredientes Funcionales（墨西哥城）的1%壳聚糖溶液以及壳聚糖纳米颗粒涂层溶液（NC）。
物理质量指标
图2显示了蓝莓的物理质量变化情况。40天后，两种蓝莓品种的重量均减少了30%左右，这是由于水分流失所致。Lee等（2024年）报告称，在4°C的冷藏条件下，蓝莓在15天后重量减少了15%。果实脱离植株后，呼吸作用和蒸腾作用加剧，导致重量逐渐下降。然而，在所有处理组中，PLA/PBAT+GCO+NC处理组的蓝莓重量损失最小。
结论
总体而言，含有Cp和纳米结构壳聚糖涂层的PLA/PBAT包装有助于保持蓝莓的采后质量。与传统PET包装相比，该包装减少了V1品种的重量损失，保持了较低的成熟度指数（MI），并提高了总可溶性固形物（TSS）含量。在V2品种的第四十天评估中，PLA/PBAT+GCO、PLA/PBAT+GCO+Cp和PLA/PBAT+GCO+Cp+NC处理组的抗氧化能力优于PET包装。同样，在V2品种中……
作者贡献声明
Gonzalo Hernández-López：负责撰写初稿、数据可视化及数据分析。Silvia Bautista-Ba?os：负责撰写、审稿和编辑工作。Laura Leticia Barrera-Necha：负责撰写初稿和概念构思。Mónica Hernández-López：负责审稿和编辑工作。Zormy Nacary Correa-Pacheco：负责撰写、审稿和监督工作。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
感谢墨西哥国家理工学院及科学、人文、技术和创新部的支持（项目编号：851619）。
