生鲜食物是指没有历程加工或仅历程纯洁加工的，正在采摘或屠宰后未举办冷冻、烘干、腌造等管理的食物，平日是指奇怪的蔬菜、生果、肉类、水产物等食物。生鲜食物因为其没有举办冷冻等管理，易受到微生物的污染，从而导致凋落和食物太平题目。金属纳米粒子行动一种效用性填料，广博行使于集结物基体中。个人金属纳米粒子拥有抑菌、抗氧化、断根乙烯等特，将其与集结物基体复合可能授予包装资料抗菌、耐氧化、阻隔性等功能，从而有用守卫生鲜食物的质地和口感。另表，该包装资料还可能竣工对生鲜食物的质地举办及时监测的效用，帮于实时涌现食物的变质和质地题目，为食物太平供应首要保护。

　　北京工商大学化学与资料工程学院的司星雨、刘帅、表传*对金属纳米粒子/集结物复合膜的造备工艺特性和环节时间举办了综述，研商了保鲜、保活、智能感知等效用的竣工道理及途径，对复合膜正在果蔬、肉类、水产物和牛奶包装等生鲜食物的行使举办了梳理和说明，还总结了目前面对的首要挑衅和往后繁荣的趋向，以期为合连范畴的研商供应有益的参考。

　　金属纳米粒子/集结物复合膜是目前广博行使于生鲜食物包装的效用性资料之一。通过将金属纳米粒子与集结物基体连接造备复合膜，复合膜可以阐发金属纳米粒子的呆滞强度、抗菌、抗氧化等效用，从而取得拥有优异功能的包装资料。复合膜的造备手腕对其效用影响明显。

　　原位反响法又称正在位分别集结，是将集结物薄膜放入含有金属盐的溶液中，正在必然条款下产生反响，使金属纳米粒子原位包覆正在薄膜轮廓，从而造备拥有特定布局和状态的复合膜的手腕（图1a）。另表，也可能将金属纳米粒子轮廓原位孕育集结物包覆层，造成核壳布局的复合粒子，然后行使溶液流延等工艺取得复合膜。原位反响法所造备的复合膜中，金属纳米粒子拥有尺寸幼、分别平均、结晶度高和状态精良等特性。

　　Zeljko等采用原位反响造备了核壳型TiO 2 /聚丙烯酸酯复合粒子，随后行使溶液流延法取得复合膜。研商涌现，增添复合粒子可能提升聚丙烯酸酯正在热降解后期的热稳固性，但会减少复合膜的断裂伸长率，下降拉伸强度。与古代溶液共混后流延造备的复合膜比拟，该薄膜拥有更好的紫表线防护功能、平均稳固的状貌和优异的透后度。

　　因为金属纳米粒子平均分别，原位反响法造备的复合膜拥有稳固性高、行使寿命长等长处；但存正在造备工艺杂乱、材质的遴选拥有必然的范围和本钱较上等亏损。为了降服这些亏损，可能先行使溶胶-凝胶法和绿色合成法造备金属纳米粒子，然后行使溶液流延法取得复合膜。

　　溶胶-凝胶法/溶液流延法是指将金属醇盐或无机盐行动先驱体，将其溶于水或有机溶剂中产生水解或醇解反响，天生物辘集成几个纳米支配的粒子并造成溶胶，再以溶胶为浆料正在集结物基膜崇高延成型，最终取得包装复合膜（图1b）。

　　Koshy等永别采用溶胶-凝胶法、蒸汽爆破法造备了MgO纳米粒子和甲壳素纳米晶须，随后行使溶液流延法将其与大豆诀别卵白复合，造备纳米复合膜。因为大豆诀别卵白的极性基团与MgO纳米粒子、甲壳素纳米晶须之间的强彼此功用，复合膜拥有高的热稳固性和阻水性，并表示出对革兰氏阳性菌、枯草芽孢杆菌高的抗菌功能。Li Shuhong等先行使溶胶-凝胶法合成TiO 2 先驱体溶液，再采用溶液流延法造备TiO 2 /聚乳酸（PLA）复合薄膜。上述工艺避免了纳米TiO 2 粒子的重逢举止，且TiO 2 起到成核剂功用，擢升了复合膜的结晶温度和结晶度。比拟于拉伸强度54 MPa的PLA薄膜，复合膜的拉伸强度可擢升至63.3 MPa。同时，该复合膜对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌以及梵衲氏菌拥有明显的遏抑功用。

　　该种手腕造备举措可控，可能行使水行动反响介质，裁减有机溶剂的行使，下降境况污染的危急，造备的金属纳米粒子拥有平均性高、尺寸漫衍幼等长处。但该手腕涉及到流程变量较多，金属纳米粒子的物理化学性子容易受到影响，从而影响复合膜的效用和功能。

　　绿色合成法/溶液流延法是指点用无毒、无害的自然原料或低能耗时间，通过绿色途途合成纳米粒子，然后采用溶液流延的手腕将经绿色合成的纳米粒子填充至集结物基体中，造备复合膜（图1c）。该手腕避免或裁减无益销毁物的出现，竣工了绿色和可继续的化学反响。其首要特性网罗境况友爱、太平、高效、遴选性和可继续性。

　　Marrez等行使酚类化合物（没食子酸、吡咯醛酸、芦丁以及槲皮素）绿色合成了Ag纳米粒子，采用溶液流延法造备了Ag/醋酸纤维素纳米复合膜。Roy等行使金针菇提取物绿色合成球形的Ag纳米粒子，采用溶液流延法造备了Ag/淀粉/琼脂复合膜。Singh等行使绿色合成法，以木槿花提取物、硝酸铜和硝酸锌为原料造备Cu/Zn双金属纳米粒子，将其填充至壳聚糖/果胶中，通过溶液流延法取得金属纳米粒子/集结物复合膜。Alamdari等行使野生薄荷叶提取物造备ZnO纳米粒子，采用溶液流延时间取得可生物降解的ZnO/壳聚糖纳米复合膜。

　　上述3 种手腕行动金属纳米粒子/集结物复合膜的首要合成手腕，有着差另表上风。表1总结了上述3 种手腕特殊的长处以及节造性，正在现实行使中应遵循全部的材质恳求、包装需乞降本钱等成分遴选符合的复合膜造备手腕。

　　生鲜食物正在运输和发卖流程中，容易受到氧化、微生物孕育等多种成分的影响，会展现软烂和不良气息等损耗征象，首要影响食物的品格和口感，并或者对消费者康健酿成威吓。是以，强化生鲜食物的保鲜程序尤为首要。正在全部生鲜产物流利流程中，包装起到抵御物理、化学和生物迫害的焦点功用。为此，通过将金属纳米粒子与集结物基体复合造备包装复合膜，使其具备优异的抗菌、抗氧化、断根乙烯、智能指示等多种效用，可能有用守卫生鲜食物的品格和口感，下降运输和发卖流程中凋落变质危急，从而为保护食物太平和擢升生鲜食物附加值做出踊跃奉献。

　　生鲜食物容易受到微生物污染，给经济和人体康健酿成迫害。金属纳米粒子可以通过造成活性氧（ROS）或开释活性离子的办法，妨害细菌的卵白质和DNA，从而杀灭细菌，常见金属纳米粒子的抗菌机理见图2a。Basumatary等以Ag纳米粒子为填料，行使溶液流延法造备琼脂基纳米复合薄膜，借帮复合膜开释的Ag＋骚扰嗜水气单胞菌代谢功用，遏抑效用性酶和卵白质的合成，从而遏抑细菌孕育。Ag粒子与其他粒子复配行使可进一步改革包装膜的抗菌效用。MgO和ZnO等粒子同样拥有抑菌效率。将MgO粒子增添到明胶或壳聚糖基体中，可能遏抑假单胞菌与肠杆菌科等微生物，从而耽误食物保质期。ZnO粒子对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌的遏抑率可高达99%以上，其还可遏抑菠菜中存正在的单核细胞增生李斯特菌（以下简称李斯特菌）。

　　除了微生物侵凌表，生鲜食物还容易产生氧化反响而导致凋落和变质。自正在基的减少是氧化反响产生的首要原故，它会妨害细胞布局，影响个人酶的活性，使果蔬及肉类的表观、质地和养分受到首要影响。活性抗氧化包装是一种有用的处置计划（图2b），它可能通过撤消自正在基的办法避免氧化反响产生。金属纳米粒子拥有精良的抗氧化性子，可能有用减缓氧化流程。

　　Ag粒子除抗菌效用表，还拥有抗氧化功用，可能与自正在基产生化学反响，从而稳固自正在基、减缓氧化反响，守卫细胞和构造不受氧化毁伤。另表，Ag粒子还可能通过与细胞膜上的卵白质连接，蜕化其构象，巩固细胞膜的稳固性，从而防范自正在基的进一步侵凌和氧化反响的产生。Mouzahim等愚弄云杉叶提取物合成Ag纳米粒子，将其增添到壳聚糖薄膜中，涌现薄膜的DPPH自正在基与ABTS阳离子自正在基断根才智永别到达60%和70%，证实该复合膜拥有较高的抗氧化性子。另表，ZnO/壳聚糖复合膜也显示出较高的氧化性子，对DPPH自正在基的断根活性可达90%以上。

　　除常见Ag、ZnO等粒子表，其他纳米粒子的抗氧化性子也正在不休研商中。Ahmadi等将ZnO复合Se纳米颗粒增添到明胶/纤维素中，造备了拥有抑菌、抗氧化性的多效用复合膜。该复合膜比只含有ZnO纳米粒子复合膜的抗氧化活性提升了15%支配。

　　乙烯是一种植物孕育调动剂，可能加快果实成熟并使果蔬变软，导致其凋落变质。纳米TiO 2 拥有较高的光催化降解乙烯的才智，将其用于保鲜包装可能断根包装微境况中的乙烯，从而到达保鲜果蔬的目标（图2c）。然而，TiO 2 其对太阳能愚弄率较低，需求对其举办改性以提升对乙烯气体的降解率。

　　沈生文等行使 60 Co-γ射线辐照还原时间，造备纳米Ag溶胶与纳米TiO 2 溶胶，将两者同化后，将活性炭纤维膜正在个中浸泡，干燥后，取得拥有光催化性子的纳米复合膜。经辐照管理，TiO 2 的金红石晶型颗粒粒径减幼，有利于阐发量子尺寸效应和大比轮廓积效应，同时，辐照减少了TiO 2 的晶格缺陷，巩固了复合膜对乙烯的催化效果。

　　同时，将TiO 2 与其他适配金属资料复配行使，同样可能到达巩固光催化功能。Song Xianliang等采用柠檬酸络合法造备了BiVO 4 /TiO 2 /聚乙烯吡咯烷酮复合膜，BiVO 4 的出席遏抑了TiO 2 颗粒的孕育和金红石相的析出，导致晶粒尺寸变幼，比轮廓积增大。同时，BiVO 4 /TiO 2 界面上的能带交叉陈列，有用地诀别了光电子-空穴对，进而提升了复合膜的光催化活性。

　　生鲜食物易受到表界水蒸气、氧气等影响，保质期短。拥有高阻隔功能的复合膜可能裁减水蒸气、氧气的浸透。通过阻隔表界成分的侵入，复合膜可以有用守卫生鲜食物的品格、养分和太平，耽误保质期。Yan Danming等造备了Ag/壳聚糖/聚乙烯醇复合膜。Ag纳米粒子的出席使复合膜变得越发汇集，耽误了水蒸气的扩散途途，提升了阻隔功能，水蒸气透过率由21.6×10-11 g/（m·s·Pa）降低至16.9×10-11 g/（m·s·Pa）。Swaroop等采用溶液流延法造备了MgO/PLA复合膜，MgO纳米填料通过耽误氧气分子通过途途的机造，遏造氧气分子的扩散，提升了复合膜对氧的阻隔功能。

　　因为生鲜食物凋落机理极端杂乱，研商复合膜的保鲜和保活效用现已成为了一个首要的研商范畴。表2总结了代表性复合膜的构成、正在生鲜食物包装中的行使及其保鲜机理，可能看出Ag、MgO、ZnO、TiO 2 纳米粒子正在造备拥有抑菌效率的保鲜复合膜中取得广博行使。比方，Ag和TiO 2 纳米粒子可遏抑常见的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等致病菌，MgO纳米粒子可遏抑假单胞菌和肠杆菌科，ZnO纳米粒子对李斯特菌有遏抑功用。Fe 2 TiO 5 粒子拥有精良的抗氧化效用，ZnO粒子同样拥有抗氧化性。TiO 2 除抗菌功用表，还可以断根乙烯，可行使于草莓、葡萄和西红柿等果蔬。跟着研商的深化，研商结果注解MgO、ZnO、Ag、ZrO 2 以及TiO 2 等纳米粒子均可下降复合膜的水蒸气透过率，个中Ag粒子还可下降紫表线 粒子可下降氧气透过率。通过复配差另表纳米粒子，可能巩固复合膜的某些功能，使其拥有更精华的保鲜效率。比方，将Se与Ag纳米粒子复配所造备的薄膜对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌拥有异常遏抑功用，Zn与MgO纳米粒子、Se与ZnO纳米粒子以及Cu与TiO 2 纳米粒子复配所造备的薄膜均对单核细胞增生李斯特菌均有遏抑功用。同时，Cu与TiO 2 纳米粒子复配还可提升复合膜的阻隔性。将Ag与ZnO纳米粒子复配可以有用下降氧气的透过率。

　　是以，复合膜可能有用遏抑多种成分导致的凋落，竣工食物保鲜的效用，从而确保生鲜食物的品格和性子得以连结。跟着对生鲜食物的品格恳求的不休提升，研商高效金属纳米粒子的造备和行使变得尤为首要。合理愚弄纳米粒子的多效协同性子，可能更好地应对惹起凋落的成分，以竣工更精华的保鲜效率。

　　生鲜食物正在采摘、储运、零售物流等阶段，其品格或者会展现不显明的劣变而难以实时察觉。古代食物包装体例效用有限，难以供应食物质地的及时消息。为了餍足消费者对太平食物的需求，裁减食品浪掷和避免食品中毒，监测供应链中的食物质地至合首要。通过增添拥有传感性子的金属纳米颗粒，开辟及时监测质地的包装复合膜，用于反应生鲜食物品格的转折拥有首要意思。

　　与其他时间比拟，纳米粒子智能监测包装体例更为便捷，其首要特性是当包装微境况产生转折时，包装资料会产生肉眼直观的色彩转折。Son等起首将亚甲基蓝通过静电功用和π-π堆叠交互功用吸附正在氧化石墨烯-TiO 2 复合颗粒上，然后采用溶液流延法，造备了亚甲基蓝/氧化石墨烯-TiO 2 /甘油/羧甲基纤维素复合膜。该复合膜正在紫表线照耀时，由最初的蓝色变为白色，当映现正在21%以上的有氧境况时，复合膜敏捷由白色氧化为蓝色。上述复合膜可行动氧气指示器用于易氧化变质的生鲜食物。正在酸性境况下，肉豆蔻提取物由深紫变为樱桃红，碱性境况下为褐黄色，中性境况下为浅绿色。黑莓皮提取物/TiO 2 /壳聚糖复合膜、紫玉米提取物/Ag/壳聚糖复合膜、红甘蓝花青素/MgO/羧甲基壳聚糖复合膜也具备仿佛的质地监控效用。上述可视化的酸碱度检测手腕可以有用地帮帮消费者决断食物的奇怪水准和质地，拥有较高的适用代价。

　　除愚弄直观显色反响举办智能传感表，复合膜的电功能转折也可用来决断生鲜食物的奇怪水准。Sanjay等采用扭转涂膜法，正在硅基底上浸积TiO2-聚苯胺复合膜造备生物传感器。将抗伤寒杆菌（抗体）固定正在复合膜上，可用于检测样品中的梵衲氏菌抗原。该传感用拥有高精度的特性，其电阻随伤寒梵衲氏菌的浓度展现线性转折，可用于易被梵衲氏菌习染的生鲜食物中的检测。Beniwal等行使溶胶-凝胶扭转涂层法造备了Ni-SnO2/甘油复合膜，是拥有乙烯相应的电阻型传感器。正在50%的相对湿度条款下，该复合膜对苹果开释的乙烯拥有82%的智慧度。

　　表3中总结了代表性复合膜的监测物质及反应办法。个中，TiO2纳米粒子行使较为广博，拥有光催化活性，可能指示ROS、金属离子以及微生物及其毒素等。亚甲基蓝可能通过静电功用吸附正在纳米资料上，与TiO2或Ag-二氧化钛纳米管（TNT）连接后，可用于指示高氧浓度下的ROS。Ni-SnO2纳米粒子可监测乙烯，合用于香蕉、猕猴桃等生果的保鲜。Ag纳米粒子可特异性指示硫化氢，Co粒子对氨拥有感知性子，可用于监测肉类及水产类凋落变质时出现的硫化氢与氨。另表，监测生鲜食物的酸碱度转折时，还可能增添花青素、姜黄素、枸杞提取物等目标物，与金属纳米粒子合伙阐发协同相应功用，通过色彩的转折直观感知食物状况的转折。色彩的转折与金属纳米粒子亲近相合，比方ZnO与花青素复配行使，境况从酸性到碱性转折时，复合膜的色彩由血色变为黄色。TiO2与花青素复配行使，境况从酸性到碱性转折时，复合膜的色彩由亮血色变为蓝色。通过组合拥有相仿传感性子的纳米粒子，可能提升监测的切确性、智慧度和检测限。另表，为了提升检测精度，可将手机的拍摄效用与智能传感变色连接，竣工对包装资料色彩转折的更切确、便捷的监测（图2d）。金属纳米粒子正在生鲜食物包装范畴阐发多元化的功用，不单授予复合膜抗菌、抗氧化、高阻隔等效用，还具备传感性子，使得生鲜食物的保鲜流程越发便捷、智能化。

　　金属纳米粒子/集结物复合膜为食物保鲜和品格保护供应了新的处置计划，但其生物太平性也需求取得充盈研究和研商。金属纳米粒子的迁徙举止对待食物的太平性至合首要。金属纳米粒子可能通过轮廓扩散、消融或磨损等花样从复合膜中迁徙到食物。同时，境况条款、食品状况、集结物基体以及与食品的接触时光等其他成分也会影响金属纳米粒子的迁徙水准与速度。为确保食物不受金属纳米粒子的污染，守卫消费者的康健，并为复合膜范畴的进一步繁荣供应牢靠的根底，研估客员对金属纳米粒子正在生鲜食物中的迁徙率、体表和体内毒理学也举办了相应的研商。

　　Rizzotto等的研商注解Fe2TiO5介孔纳米粒子/海藻酸钠复合膜中的Fe或Ti离子没有迁徙到食物模仿物，证实了该复合膜的太平性。同时，该复合膜拥有较强的抗氧化活性，可能防范氧化敏锐食物的凋落变质。另表，Fe2TiO5粒子的介孔布局可能负载抗菌肽或精油等活性化合物，进一步供应多种活性，耽误生鲜食物的保质期。Ortega等将Ag/淀粉复合膜浸泡正在食品模仿介质中，研商Ag纳米粒子的迁徙举止。结果注解Ag纳米粒子正在水、15%（V/V）乙醇溶液和3%（V/V）乙酸溶液这3 种食品模仿介质中的迁徙率永别为0.128、0.141、0.130 mg/dm2，低于欧盟立法法式（10 mg/dm2）。

　　目前正在基于金属纳米粒子的生鲜食物包装复合膜的研发得到了雄伟起色，通过正在集结物基体中增添差别类型的金属纳米粒子可能授予复合膜抗菌、抗氧化、断根乙烯、传感等效用，正在耽误生鲜食物的保鲜期、提升食物的品格和太平性等方面得到了明显见效，合连机造也取得了深化探究。然而，复合膜正在行使流程中也面对少许挑衅。如复合膜正在持久行使流程中或者会展现功能转折，进而激励太平性题目，需求研商怎么提升复合膜的稳固性。其次，生鲜食物的凋落机理极端杂乱，需求针对差另表生鲜食物类型和存储克日举办复合膜的构成、造备工艺优化和调理，正在餍足生鲜食物包装恳求的条件降低低本钱。另表，金属纳米粒子的迁徙性、毒性和境况太平性等题目也需求惹起合心。针对上述挑衅，改日的繁荣趋向首要网罗以下几个方面。起首，应强化对金属纳米粒子和复合膜造备时间的研商和繁荣，确保复合膜行使的太平性和可继续性，提升造备效果并下降本钱。其次，需求进一步深化解析生鲜食物的凋落机理，并针对差另表食物类型和存储克日，开辟出更为优化的复合膜。第三，将金属纳米粒子与其他效用填料相连接，竣工复合膜的多效用化。末了，连接互联网和智能化时间，开辟出更为智能化的复合膜，竣工对生鲜食物包装境况的及时监测和智能反应，为消费者供应越发太平、便捷的食物保护效劳。

　　本文《基于金属纳米粒子的活性包装复合膜正在生鲜食物保鲜范畴的研商起色》原因于《食物科学》2024年45卷12期340-348页. 作家：司星雨,刘帅,表传. DOI:10.7506/spkx0529-272. 点击下方阅读原文即可查看作品合连消息。

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