静电纺丝纳米纤维为柑橘保鲜注入新活力！

食品在采后过程中易发生变质，这一现象受产品自身化学和物理性质影响。传统的干燥、腌制等保鲜方法虽有效，但难以契合现代食品安全标准。新兴的涂层、可食用薄膜和静电纺丝纤维等技术，为食品保鲜带来了新方向。其中，静电纺丝纤维优势显著，能在室温下加工，可维持挥发性生物活性化合物稳定，还能实现生物活性化合物的控释，在食品包装领域应用广泛。茴香精油（FEO）具备抗氧化、抗菌等特性，玉米醇溶蛋白有良好成膜性、生物降解性等 。不过，将 FEO 融入静电纺丝纤维用于延长水果保质期的研究尚少，本研究聚焦此领域展开探索。

本研究首先通过静电纺丝技术将茴香精油（FEO）加载到醇溶蛋白纤维中，研究了不同浓度FEO（0%、5%、10%、20%）对纤维物理特性的影响。扫描电子显微镜（SEM）分析显示，纤维的平均直径随着FEO浓度的增加而显著增大，从0% FEO时的311纳米增加到20% FEO时的748纳米。这一变化归因于FEO的加入改变了聚合物溶液的电导率和粘度，导致纤维在电纺过程中形成更大的直径。此外，X射线衍射（XRD）分析表明，随着FEO浓度的增加，纤维的结晶度显著增强，尤其是20% FEO时，纤维表现出更强的衍射峰。这种结晶度的提高可能与FEO分子与醇溶蛋白链之间的氢键和疏水相互作用有关。纤维的物理特性变化为后续的抗菌和保鲜性能提供了基础。（图1，2）

图1：不同浓度茴香精油的醇溶蛋白静电纺丝纤维的扫描电子显微镜图

图2：茴香精油加载的醇溶蛋白静电纺丝纤维的X射线衍射图谱

差示扫描量热法（DSC）分析了FEO加载对醇溶蛋白纤维热特性的影响。结果表明，随着FEO浓度的增加，醇溶蛋白纤维的玻璃化转变温度（Tg）显著降低，从纯醇溶蛋白的161.2°C降低到20% FEO时的137.2°C。这种降低归因于FEO的增塑效应，即FEO分子削弱了醇溶蛋白链之间的相互作用，使聚合物链更容易移动。DSC曲线还显示，FEO的加入减少了纤维的热分解能量需求，表明FEO在纤维中起到了降低热分解温度的作用。这种热特性变化不仅影响纤维的加工性能，还可能影响其在食品保鲜中的应用效果。（图3）

图3：茴香精油加载的醇溶蛋白静电纺丝纤维的差示扫描量热法曲线

抑菌圈实验表明，随着FEO浓度的增加，纤维的抗菌效果显著增强。其中，加载了20% FEO加载的醇溶蛋白纤维对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）的抑菌圈直径分别达到22毫米和15毫米。这种抗菌效果归因于FEO中的活性成分（如茴香脑、柠檬烯等），这些成分能够破坏细菌细胞壁，改变膜蛋白结构，导致细胞内容物泄漏。此外，FEO的抗菌机制还包括其疏水性特性，使其能够渗透到细菌细胞膜中，进一步增强抗菌效果。（表1）

表1：茴香精油加载的醇溶蛋白静电纺丝纤维的抑菌圈平均直径

研究最后还探索了FEO加载的醇溶蛋白纤维对柑橘保鲜效果的影响。结果显示，20% FEO时的纤维在延长柑橘保鲜期方面效果最佳。具体表现为：果实硬度减少32.24%，而对照组减少了43.43%；可滴定酸度（TA）保留为0.75%，而对照组为0.51%；重量损失仅为3.6%，而对照组为9.59%（图4）。

图4：茴香精油/醇溶蛋白静电纺丝膜对柑橘样品重量的影响

这些结果表明，FEO加载的纤维能够有效减少果实的水分蒸发和代谢活动，从而延长保鲜期。FEO的抗菌和抗氧化特性在这一过程中起到了关键作用。此外，纤维的均匀涂层能够减少果实表面的微生物污染，进一步提高保鲜效果。这一研究为开发可持续的食品保鲜材料提供了新的思路。

公众号：纳米纤维及其应用

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文章来源：佛山微迈科技

文献来源：https://doi.org/10.1007/s11694-025-03200-1