随着消费者对高品质、新鲜果蔬需求的不断提升，果蔬采后保鲜已成为食品产业链中的重要挑战。然而，蓝莓等浆果类水果由于果皮薄、水分含量高以及营养物质丰富，在采后储藏和运输过程中极易受到微生物侵染，导致腐败以及营养品质下降，严重影响产品货架期和经济价值。传统塑料包装材料虽成本低、强度高，但其不可降解特性造成了严重环境负担。因此，开发兼具绿色环保、抗菌防腐以及活性成分长效释放能力的新型食品包装材料，已成为当前食品保鲜领域的重要研究方向。

针对天然抗菌活性物质应用过程中存在的挥发性强、稳定性差以及初期释放速率过快等问题，构建具有高效负载能力和长效释放功能的活性包装体系成为当前食品包装领域的重要研究方向。近日，浙江大学吴迪教授团队在期刊《Food Packaging and Shelf Life》上发表了最新研究成果“Preparation of polybutylene adipate terephthalate-based degradable nanofibrous membranes loaded with metal-organic frameworks for linear and sustained release of thymol via microfluidic blown spinning for fruit preservation”。研究者以可降解聚合物聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）为纤维基体，引入金属有机框架材料（MOFs）作为天然活性物质百里香酚（THY）的纳米载体，通过微流控吹纺（MBS）技术制备功能化纳米纤维膜，实现活性成分的高效负载以及长达200小时的近线性持续释放，为绿色果蔬保鲜包装提供了新的技术方案。

研究首先制备了两种不同结构的纳米金属有机框架材料Mg-MOF和UiO-67，并利用其多孔结构实现对THY分子的高效封装。扫描电子显微镜结果显示，负载THY后，两种MOF材料仍保持原有晶体结构，同时比表面积均有所下降，表明THY成功进入MOF孔道内部。其中，Mg-MOF表现出较高的THY负载能力，负载率达到72.38%。FTIR、XRD以及XPS分析进一步证明，THY与MOF之间形成了稳定相互作用，同时未破坏载体框架结构。热重分析结果表明，MOF有效降低了THY的挥发损失，提高了其热稳定性，为后续构建持续释放型活性包装体系提供了基础。

图1：THY@Mg-MOF和THY@UiO-67纳米颗粒的形貌表征、氮气吸附等温线、XPS、FTIR、XRD及热稳定性分析。

尽管MOF材料具有优异的活性分子负载能力，但纳米颗粒在聚合物体系中容易发生团聚，从而影响活性成分分散均匀性以及释放行为稳定性。纳米纤维具有高比表面积以及连续的三维网络结构，可以有效改善纳米颗粒分散状态，并为活性包装材料提供理想载体。本研究采用MBS技术，将THY@Mg-MOF和THY@UiO-67分别引入PBAT溶液中，成功制备了THY@Mg-MOF/PBAT（T@MP）和THY@UiO-67/PBAT（T@UP）复合纳米纤维膜。扫描电镜结果显示，所得复合膜均形成了均匀的纳米纤维网络结构，MOF颗粒能够较好分散于PBAT纤维体系中。此外，MOF的引入进一步增强了复合膜表面疏水性能，使其水接触角提升至133°以上，有利于降低包装环境中的水分影响，提高材料在果蔬储藏过程中的应用稳定性。

图2：THY@MOF/PBAT复合纳米纤维膜的形貌表征、FTIR、热稳定性、力学性能及水接触角分析。

针对THY直接应用过程中存在的快速挥发和初始突释问题，研究团队利用“MOF孔道限域＋PBAT纳米纤维网络阻隔”的双重调控策略，实现了THY的持续释放。实验结果表明，两种THY@MOF/PBAT复合膜均表现出明显缓释特征，并在200 h释放过程中保持接近线性的释放趋势，有效避免了传统活性包装材料中短时间内活性成分大量释放的问题。这种基于纳米载体和纤维结构协同调控的释放模式，延长了包装材料的有效抗菌时间，为天然活性物质在食品保鲜领域的应用提供了新的设计思路。

图3：纳米颗粒的负载率、THY缓释性能以及纳米纤维膜的THY缓释性能。

为了验证复合纳米纤维膜的实际应用能力，研究团队开展了体外抗菌实验以及蓝莓保鲜实验。结果显示，所有THY@MOF/PBAT复合膜均表现出良好的抗菌能力，其中T@MP-2和T@MP-3膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均实现超过5 log级别的菌落降低，表现出优异的广谱抗菌效果。这主要归因于Mg-MOF较高THY负载能力以及Mg-MOF自身抗菌作用与THY之间的协同效应。进一步对蓝莓接种灰葡萄孢和储藏实验，发现T@MP-2膜能够有效抑制灰霉菌侵染，减少果实腐烂和品质下降。在25 ℃储藏14 d后，采用T@MP-2纳米纤维保鲜垫处理的蓝莓腐烂率仅为2.22%，同时保持较低失重率、较好的果实硬度以及较高花青素含量，花青素损失仅约4.4%。此外，该复合膜还表现出良好的生物降解性能和细胞相容性，满足绿色食品包装材料的发展需求。

图4：THY@MOF/PBAT纳米纤维膜的抗菌效果。

图5：THY@MOF/PBAT纳米纤维膜的蓝莓保鲜应用效果。

图6：THY@MOF/PBAT纳米纤维膜的降解性能与生物相容性。

上述研究首次利用微流控吹纺技术构建PBAT基MOF复合纳米纤维膜，通过纳米载体封装和纤维网络调控实现天然抗菌剂的长效缓释，并在蓝莓保鲜中展现出优异效果。该成果为开发绿色高效的食品保鲜活性包装材料提供了新的策略，也拓宽了PBAT基纳米纤维复合材料在农业产品保鲜领域的应用发展。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2026.101779

吴迪教授个人主页：https://person.zju.edu.cn/di_wu