CN116751407A - 一种mof基食品包装膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于食品包装技术领域，涉及一种MOF基食品包装膜及其制备方法。所述MOF基食品包装膜的制备方法，包括以下步骤：将ZIF‑67加入木犀草素溶液中，搅拌反应后分离取沉淀物；向玉米醇溶蛋白与乙基纤维素的混合溶液中加入增塑剂，形成膜液；将所得沉淀物加入所得膜液中，经成型、干燥后，得到所述MOF基食品包装膜。本发明构建了一种仅依靠食品实际贮藏环境便能自动触发抗菌、抗氧化效果的智能活性包装系统，可以进一步减少食品抗菌保鲜过程对外置设备的依赖。

Description

一种MOF基食品包装膜及其制备方法

技术领域

本发明属于食品包装技术领域，涉及一种MOF基食品包装膜及其制备方法，具体来说是一种湿度响应型控制释放木犀草素的MOF基食品包装膜及其制备方法。

背景技术

食品在整个流通过程中，要经过搬运、装卸、运输和储藏，易造成食品外观、质量的损伤，特别是一些水分充足、易腐败的食品，如水果。这是因为水果的蒸腾作用和呼吸作用会使包装内部形成高湿度环境，极易滋生微生物，造成食物浪费。与低温贮藏、化学浸渍方法相比，使用掺有天然提取的生物保鲜剂作为膜填料制备活性包装逐渐成为近年来提高水果采后品质的重要手段。现有包装技术大多直接将游离的活性分子掺入成膜基材，存在着活性分子不稳定、释放速率不可控等问题，无法长期维持食品包装内活性因子的浓度处于能抑制微生物生长、发挥抗氧化能力的有效范围。因此，迫切需要开发一种可以灵敏感知外界信号(如pH、光、相对湿度、微生物酶等)并随之改变自身结构性质的“响应型控释”新型食品包装材料。这种包装在被生物或非生物刺激触发后，能以合适的剂量释放活性分子，实现特定时间的按需释放和特定位置的精确传递，有效避免了突然释放导致局部浓度过高或缓慢释放导致保鲜效果不足等问题。

现有技术中，很多研究集中于向生物基聚合物网络中填充纳米粒子以改善包装性能，但是现有纳米复合包装存在着材料分散不均匀、金属离子易迁移、抗菌抗氧化策略单一、功能效果不可控以及发挥作用期限较短等亟待解决的问题。金属有机框架作为一类具有晶体结构的有机-无机超分子材料，其独特的理化稳定性、生物相容性、与基底的非反应性充分迎合了食品领域的需求，将其填入生物基聚合物的柔性分子网络制备成膜不仅突破了以前局限于MOFs结晶和粉末的单一研究思路，而且大大提升了生物基聚合物的物理机械性能和屏障性能，更能从无到有地赋予薄膜独属于MOFs的功能特性。尽管如此，距离完全发挥MOFs作用甚至是放大其自身在结构和性能上的优势还有一定的提升空间。目前，生物基包装的研究应不断接纳和吸收基于MOFs材料的更多可能性，致力于设计出更灵活、智能、贴合实际的“按需触发式”食品保鲜策略，开发一种能够感知并响应外界刺激或包装内环境变化的活性包装。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种MOF基食品包装膜及其制备方法，能够减少食品抗菌保鲜过程对外置设备的依赖，仅依靠食品实际贮藏环境便能自动触发抗菌、抗氧化效果。

按照本发明的技术方案，所述MOF基食品包装膜的制备方法，包括以下步骤，

S1：将ZIF-67加入木犀草素(LUT)溶液中，搅拌反应后分离取沉淀物(LUT@ZIF-67，简称为LZ)；

S2：向玉米醇溶蛋白(Zein)与乙基纤维素(EC)的混合溶液中加入增塑剂，形成膜液；

S3：将步骤S1所得沉淀物加入步骤S2所得膜液中，经成型、干燥后，得到所述MOF基食品包装膜；

所述步骤S1和S2的顺序不限。

本申请中木犀草素(LUT)是一种黄酮类化合物，具有抗菌、抗氧化、消炎和抗癌等营养和药理作用的生物活性物质，但是暴露于光、热、空气中易失活的特点；ZIF-67是由过渡金属(Co²⁺)和2-甲基咪唑配位组装后形成的一种类分子筛沸石咪唑酯骨架材料，遇水会发生降解。将两者度和，能够通过ZIF-67感知和响应外界中水分的多少从而发生结构变化释放LUT，达到仅依靠食品实际贮藏环境便能自动触发抗菌、抗氧化效果，同时避免了LUT的失活。

进一步的，所述木犀草素溶液的溶剂为醇类，所述醇类选自甲醇、乙醇、丙醇等中的一种或多种。

进一步的，所述木犀草素溶液的浓度为0.5～4.0mg/mL，例如可以为0.5mg/mL、1.0mg/mL、1.5mg/mL、2.0mg/mL、4.0mg/mL，或任一两点形成的范围。

优选的，浓度为1.0mg/mL，该浓度时可得到包封率最高(98.34％)、载药率最大(34.09％)的LUT@ZIF-67。

具体的，所述步骤S1中，每10mL木犀草素加入10mgZIF-67。

进一步的，所述步骤S1中，分离后还包括对所述沉淀物进行醇洗的操作，以去除未被包埋的木犀草素。

进一步的，所述玉米醇溶蛋白与乙基纤维素的混合溶液中，玉米醇溶蛋白与乙基纤维素的质量比为1:5～1:10，优选为1:9。

进一步的，所述步骤S2中，将玉米醇溶蛋白溶液滴入乙基纤维素溶液中，形成所述玉米醇溶蛋白与乙基纤维素的混合溶液。

具体的，所述玉米醇溶蛋白溶液的溶剂为醇类，选自甲醇、乙醇、丙醇等；所述乙基纤维素溶液的溶剂为醇与水的混合溶液。

进一步的，所述增塑剂为甘油。

进一步的，所述增塑剂的添加量为玉米醇溶蛋白和乙基纤维素总质量的4％～12％，优选为6％。

进一步的，所述步骤S3中，沉淀物质量与膜液中玉米醇溶蛋白和乙基纤维素总质量的比为25:1～35:1，优选为30:1。

进一步的，所述步骤S3中，将步骤S1所得沉淀物加入步骤S2所得膜液中后，成型、干燥的具体操作为：搅拌后浇铸成膜，在常温(25±5℃)下平衡水分10～50h。

本发明的另一方面提供了上述制备方法制得的MOF基食品包装膜。

本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明可以进一步减少食品抗菌保鲜过程对外置设备的依赖，构建了一种仅依靠食品实际贮藏环境便能自动触发抗菌、抗氧化效果的智能活性包装系统。具体效果如下：

(1)采用浸渍包埋法制备了以水敏感性ZIF-67为载体、表面吸附且孔内装载有木犀草素的LUT@ZIF-67复合纳米粒子，有效提高了被封装黄酮物质的理化稳定性；

(2)在含水溶液中，ZIF-67不稳定易发生结构坍塌，使得被封装的木犀草素可以扩散到释放介质中，LUT@ZIF-67在10％的甲醇溶液中180h后的LUT释放率可达72.85％，并且表现出水分含量依赖性的控释行为。该湿度响应型纳米控释平台有效解决了活性分子突释导致的局部浓度过高、作用期限较短、影响食品感官品质等问题；

(3)本研究选择具有最高包封率和载药率的LUT@ZIF-67纳米粒子与乙基纤维素/玉米醇溶蛋白生物聚合物共混，流延浇铸制备成LZ/EZ复合膜。LUT@ZIF-67作为纳米填料可显著提升EZ膜的抗拉强度、水阻隔性能和紫外阻隔性能；

(4)LZ/EZ复合膜还具有优越的抗氧化活性和LUT长效释放性能，8天内累积释放LUT可有效清除46.43％的DPPH自由基。抗菌实验结果证明，LZ/EZ膜能够在90％RH环境中杀灭99％以上的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌；

(5)探究了鲜切菠萝被LZ/EZ复合膜包覆后8天内的贮藏品质变化，结果显示，LZ/EZ膜处理使得具有相对明亮的外观、安全阈值内的菌落总数、较低的失重率以及最高的维生素C含量，这为LZ/EZ复合膜进一步应用于高水分含量水果及其他食品保鲜提供了可行性验证和理论数据支持。

总体而言，本发明证明了ZIF-67可以作为包埋和保护生物活性物质的纳米载体，而且提出了将湿度响应型纳米填料与生物基聚合物相结合以制备活性包装这一策略，为食品(如鲜切水果等)贮藏环境相对湿度较高的食品提供了一种切实可行的保鲜方案，将推动智能控释和食品包装领域的创新。

附图说明

图1为ZIF-67(A、B)和LUT@ZIF-67(C、D)的SEM图像。

图2为不同质量浓度的LUT对LUT@ZIF-67包封率和载药率的影响。

图3为ZIF-67、LUT和LUT@ZIF-67的热重曲线(A)和示差热重曲线(B)；游离LUT和被包封的LUT在不同pH溶液中的保留率(C)。

图4为LUT@ZIF-67在不同浓度甲醇-水溶液介质中的释放曲线(A)和24h时向LUT@ZIF-67甲醇溶液中分别加入等体积不同浓度的甲醇-水溶液(B)。

图5为EZ、ZIF/EZ、LUT/EZ和LZ/EZ膜的表面和横截面SEM图像。

图6为EZ、ZIF/EZ、LUT/EZ和LZ/EZ膜的抗拉强度和断裂伸长率。

图7为EZ、ZIF/EZ、LUT/EZ和LZ/EZ膜的DPPH自由基清除活性(A)和ABTS⁺自由基清除活性(B)。

图8为为LZ/EZ膜的长效释放性能(A)和DPPH自由基清除活性(B)。

图9为EZ、ZIF/EZ、LUT/EZ和LZ/EZ膜在不同湿度(50％RH和90％RH)下对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌活性。

图10为冷藏期间不同复合膜处理后的菠萝数码照片(A)、亮度(B)和菌落总数(C)的变化。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1LUT@ZIF-67复合纳米粒子的制备

ZIF-67的合成：称量1.62gCo(NO₃)₂·6H₂O于80mL甲醇中超声促溶。另将3.70g2-甲基咪唑(2-MeIm)加入80mL甲醇超声至完全溶解，之后将二者混合得到紫色溶液，在室温下以600r/min的转速搅拌24h。然后8000r/min离心5min得到产物并用无水甲醇离洗三次。最后，将材料置于60℃真空干燥12h，以待进一步使用。

LUT@ZIF-67复合纳米粒子的合成：用无水甲醇溶解50mg木犀草素并转移到10mL棕色容量瓶中定容，分别取2mL、3mL、5mL、4mL和8mL溶液加入四个10mL容量瓶中，定容得到一系列质量浓度分别为0.5mg/mL、1.0mg/mL、1.5mg/mL、2.0mg/mL、4.0mg/mL的木犀草素甲醇溶液。将上述溶液分别与10mgZIF-67混合并于室温下剧烈搅拌4h，然后将该溶液在6000r/min下离心5min，所得沉淀物用甲醇洗涤3次，以去除游离未被包埋的木犀草素。最后将收集得到的沉淀物在60℃下真空干燥过夜，并将制备得到的块状固体储存在干燥环境中保存。

所得ZIF-67和LUT@ZIF-67复合纳米粒子的SEM图如图1所示，加载LUT后得到的复合纳米粒子形貌略有变化(图1C、D)，原本光滑的ZIF-67纳米粒子(图1C、D)表面变得粗糙，说明木犀草素除了包埋进孔隙外还牢固地吸附在ZIF-67外表面，且复合以后ZIF-67未出现显著的结构坍塌和畸变，仍然保留了完整的形状和轮廓，上述结果证明LUT@ZIF-67复合纳米粒子的成功合成。

实施例2包封率和载药率的测定

木犀草素标准曲线的绘制：称量0.1g的木犀草素用甲醇溶解并定容至50mL。吸取1mL该溶液于另一个50mL容量瓶中继续用甲醇定容，再分别吸取2mL、4mL、5mL、6mL、7.5mL溶液置于四个10mL容量瓶中，定容得到一系列不同质量浓度(8μg/mL、16μg/mL、20μg/mL、24μg/mL和30μg/mL)的木犀草素甲醇溶液，然后在200～800nm波长范围内用紫外分光光度计扫描以找到最大吸收波长处并记录相应吸光度值。最后以吸光度为纵坐标、质量浓度(mg/mL)为横坐标绘制标准曲线。

包封率和载药率的测定：分别称取10mgZIF-67粉末放入5个50mL锥形瓶中，向瓶中加入10mL不同浓度的木犀草素甲醇溶液(0.5mg/mL、1.0mg/mL、1.5mg/mL、2.0mg/mL和4.0mg/mL)，用锡箔纸包裹后200r/min搅拌4h。随后分别取1mL溶液离心处理，采用紫外分光光度计测定上清液在350nm处的吸光度。木犀草素的包封率可按照下式计算：

式中：C₀为木犀草素甲醇溶液初始浓度(mg/mL)；C₁为上清液中木犀草素浓度(mg/mL)。

称取一定质量的LUT@ZIF-67固体粉末于EP中，加入1mL超纯水静置30min以破坏ZIF-67结构，然后补充9mL甲醇以溶解木犀草素，再用甲醇稀释50倍后测定溶液350nm处的吸光度，根据下述公式计算得到载药率：

C为木犀草素浓度(mg/mL)，V为溶液体积(mL)；m为LUT@ZIF-67质量(mg)。

其结果如图2所示，可以看出当木犀草素的质量浓度从0.5mg/mL增加到1.0mg/mL时，载药率从18.26％显著增加至34.09％。之后在更高浓度下趋于平缓，表明添加的木犀草素不能再被包埋进ZIF-67中。当浓度继续增加到4.0mg/mL时，木犀草素的载药率略微下降至25.06％。说明连续增加LUT的用量并不能显著提高包封率和载药率，当LUT的浓度为1.0mg/mL时，包封效率最高、载药率最大。

实施例3比表面积分析和孔径分布

首先将ZIF-67和LUT@ZIF-67在120℃下脱气干燥处理10h，然后在液氮温度下(77K)使用ASAP2460比表面积和孔隙度分析仪记录N₂的吸附-脱附等温线，利用BET(Brunauer-Emmett-Teller)模型计算材料的比表面积，根据HK(Horvath-Kawazoe)方程可以得到样品的孔容和孔径分布。

其结果如表1所示。

表1

其中，微孔孔容在负载木犀草素后从0.692cm³/g显著降低到0.125cm³/g，这为木犀草素占据ZIF-67纳米粒子微孔内部提供依据。

实施例4LUT@ZIF-67的稳定性测试

(1)热稳定性测试：使用SDT-Q600同步热分析仪对材料进行热重分析。分别称量5mg样品暴露于初始温度为30℃的N₂氛围下，以10℃/min的升温速率快速将温度提高至800℃，在此过程中可以实时记录样品在30～800℃温度范围内的重量损失，还通过微分法进行了示差热重(DTG)分析。

(2)酸碱稳定性测试：称取5mg样品置于EP管中，然后加入5mL不同pH值的甲醇溶液(用1.0M的NaOH或HCl调整pH值分别为2.5、4.0、5.5、7.0、8.5和10.0)，室温下避光孵育3h后，用紫外分光光度计测定木犀草素浓度(取1mL溶液先加入1mL超纯水以破坏ZIF-67结构，静置30min让木犀草素充分从ZIF-67中释放到介质中，然后加入9mL甲醇溶解木犀草素并稀释到适当浓度在350nm处测定吸光度值)。作为对照，对游离木犀草素采用相同处理方法。实验结果可用LUT保留率表示，保留率越高说明LUT稳定性越好，计算公式如下：

式中C₁为3h后介质中的LUT浓度(mg/mL)；C₀为LUT@ZIF-67中LUT的初始浓度(mg/mL)。

其结果如图3所示，可以看出在负载木犀草素后，LUT@ZIF-67的表观失重开始于36.33℃并在356.23℃结束，相比于游离木犀草素显示出延迟的热降解(3A)和较小的质量损失(3B)，说明木犀草素被ZIF-67包封后其热稳定性得到明显提升。随着pH值从2.5增加到7.0，木犀草素在溶液中基本上稳定存在(3C)，说明ZIF-67对LUT有较强的保护作用，可以显著提升其在强碱环境下的稳定性

实施例5LUT@ZIF-67的湿度响应控释行为测试

将50mg的LUT@ZIF-67样品分别加入30mL不同浓度的甲醇-水溶液(100％、75％、50％、10％和0％)中，用来探究不同相对湿度(RH)环境(0％、25％、50％、90％和100％)下LUT的释放行为；将各组样品在25℃，200r/min的摇床上连续不停振荡180h，定期取出1mL溶液用紫外分光光度计对其350nm处的吸光度进行分析检测，同时需在原系统中加入相同体积的释放介质。为了进一步探究ZIF-67能够快速感知并响应湿度变化，振荡至24h时向无水甲醇介质中分别加入等体积的不同浓度的甲醇-水溶液(75％、50％、10％和0％)，每隔一定时间于350nm处检测上清液的吸光度。LUT的释放率按下式进行计算：

式中C₁为释放介质中LUT的质量浓度(mg/mL)；C₀为LUT@ZIF-67中LUT的初始浓度(mg/mL)；V₁为上清液的体积(mL)；V₀为LUT@ZIF-67溶液体积(mL)。

其结果如图4所示，结果表明，释放介质中水分的存在促进了木犀草素的释放，且随着水分含量的增加，木犀草素的释放率增加。同时，水分可以作为一个外部因素刺激LUT@ZIF-67纳米粒子中LUT的释放，且释放率受水分含量多少的控制。

实施例6LZ/EZ复合膜的制备

将4.5g乙基纤维素(EC)粉末加入盛有50mL的无水乙醇的锥形瓶中，置于60℃水浴锅中剧烈搅拌30min；称量0.5g玉米醇溶蛋白(Zein)溶于1mL95％的乙醇溶液，将其缓慢滴入EC溶液，并加入0.3g甘油作为增塑剂，将混合溶液在60℃下搅拌30min得到淡黄色EZ膜液，移取10mL膜液倒入塑料平皿中，常温放置过夜，揭下后得到干燥的EZ膜。

ZIF/EZ复合膜、LUT/EZ复合膜和LZ/EZ复合膜的制备方法与EZ膜相同。将ZIF-67(98.8mg)、LUT(51.2mg)和LUT@ZIF(150.0mg)分别溶解在EZ膜液中(保证LUT@ZIF-67中负载的LUT量与添加到EZ中游离LUT的量基本相等，即理论药量是相同的；同时也保证LUT@ZIF-67中的ZIF-67含量与添加到EZ中原始ZIF-67的量相等)，室温下搅拌30min后浇铸成膜，并于常温下储存在相对湿度为50±1％RH的干燥器中平衡水分48h。

所得EZ、ZIF/EZ、LUT/EZ和LZ/EZ膜的表面和横截面SEM图像如图5所示。可以看出ZIF-67和LUT@ZIF-67固体粉末材料在薄膜中保留了完整的结构，与膜组分相容性良好。同时LZ/EZ复合膜表面的LUT@ZIF-67整体分散性良好，未出现重叠、聚集现象，其截面致密程度最高，主要归因于添加的纳米粒子填充了薄膜网络中的沟壑和缝隙，改变了生物聚合物分子之间的相互作用。

实施例7LZ/EZ复合膜的厚度和机械性能

使用平头数显测厚规测量薄膜样品的厚度，测头直径为10mm，精度为0.001mm，每个薄膜随机选取5个不同位置进行测量。参照ASTM标准方法D882-10，用物性测试仪(TA-XTplus)分析薄膜的拉伸强度(TS)和断裂伸长率(EB)。所有薄膜样品均切割成50×10mm的矩形，初始夹距设定为20mm，测试速度0.5mm/s。每个样本组重复测定3次并按照如下公式计算结果：

此处，F为最大应力(N)，A为薄膜的横截面积(mm²)；L₁为薄膜断裂前长度(mm)，L₀为薄膜的初始长度(mm)。

其结果如表2和图6所示。

表2

可以看出，与EZ膜相比，LUT/EZ膜的TS和EB分别提高至23.225MPa和2.935％。这可能是因为富含羟基的木犀草素嵌入到薄膜网络中，扩大了复合膜中的自由体积，增加了氢键相互作用位点。而LZ/EZ膜的TS值为31.665MPa，显著高于其他薄膜。

实施例8LZ/EZ复合膜的抗氧化性能测试

(1)DPPH自由基清除实验

分别称量50mg不同薄膜样品浸泡在5mLDPPH甲醇溶液(0.1mM)中，在室温下避光反应1h。用紫外分光光度计测定混合溶液在517nm处的吸光度值，结果以DPPH自由基清除率(％)表示：

其中AH是DPPH溶液在517nm处的吸光度，A1是待测溶液在517nm处的吸光度。

(2)ABTS自由基清除实验

将ABTS溶液(7mM)与等体积的过硫酸钾溶液(2.45mM)于4℃黑暗处混合孵育12～16h，以形成含有ABTS自由基(ABTS+)的储备液，然后用甲醇稀释直至734nm处的吸光度值为0.7±0.02，即可得到ABTS使用液。与DPPH自由基清除法类似，分别称量50mg薄膜样品浸泡在5mLABTS使用液中，在室温下避光反应1h。用紫外分光光度计测定混合溶液在734nm处的吸光度，并通过下列公式计算ABTS+自由基清除活性：

A_S是ABTS⁺使用液在734nm处的吸光度，A2是待测溶液在734nm处的吸光度。

其结果如图7所示，可以看出：LUT/EZ薄膜的DPPH自由基清除活性和ABTS阳离子自由基清除活性分别可达75.84％和81.25％，这主要归因于木犀草素是一种很好的天然抗氧化剂，可以很容易地从酚羟基中贡献一个H原子来与自由基反应，形成稳定的半醌式物质，从而终止自由基链式反应。LZ/EZ薄膜也具有78.94％的DPPH自由基清除率和87.56％的ABTS⁺自由基清除率，且最终的抗氧化活性均略高于LUT/EZ薄膜，说明木犀草素包埋进ZIF-67后能够保持较高的生物活性，且ZIF-67对其的保护作用增强了LUT常温下的贮藏稳定性，而LUT/EZ膜中游离的木犀草素可能随着时间的推移发生降解损失。因此，LZ/EZ复合膜是极具潜力的抗氧化活性包装材料，其DPPH自由基清除活性和ABTS⁺自由基清除活性明显高于掺有茶多酚、香芹酚等生物活性物质的复合膜。

实施例9LZ/EZ复合膜的缓释性能测试

采用紫外分光光度计法测定不同薄膜在一段时间内的DPPH自由基清除情况，以评估薄膜的缓慢释放性能和抗氧化持久性。分别向装有50mg不同薄膜样品的EP管中加入5mL10％乙醇溶液(模拟高水分含量食品)，并放入摇床25℃，200r/min摇晃8天。期间每隔24h取1mL待测液与1mLDPPH乙醇溶液(0.1mM)在EP管中混合，在黑暗中静置1h后测定样品在517nm处的吸光度值，随后继续补充等体积10％乙醇溶液，每个样品至少重复测定3次。根据DPPH自由基清除率可判断薄膜在不同时间段释放木犀草素的情况。此外，还探究了膜当量对DPPH自由基清除率的影响，将不同质量的LZ/EZ复合膜加入到5mL10％乙醇溶液中，配制成质量浓度分别为0.5mg/mL、1.0mg/mL、2.0mg/mL、5.0mg/mL、10mg/mL、20mg/mL和50mg/mL的混合溶液，置于摇床中避光摇动8天。之后分别测量待测液与DPPH乙醇溶液共孵育后在517nm处的吸光度值，按式3-5测定DPPH自由基清除率。

其结果如图8所示，观察对比LUT/EZ膜和LZ/EZ膜的自由基清除活性随时间变化的情况可以发现，前5天LZ/EZ薄膜的抗氧化活性始终低于LUT/EZ薄膜，在第6天时，LZ/EZ膜的抗氧化活性开始超过LUT/EZ薄膜，这主要归因于木犀草素的持续、累积释放有效弥补了每次测定时木犀草素的消耗，据此推测LZ/EZ具有更长效的抗氧化能力。同时，薄膜的抗氧化活性与LUT@ZIF-67呈正相关。

实施例10LZ/EZ复合膜的湿度响应抗菌活性测试

验证制备得到的LZ/EZ复合膜在不同相对湿度下的抗菌活性。将15mm×2.5mm的LZ/EZ膜用胶带固定在玻璃片上，吸取200μL细菌悬液(10⁸CFU/mL)滴加到膜表面，取另一张相等大小的薄膜覆盖在其上形成“三明治”夹心结构，再用胶带固定薄膜两端使其与细菌细胞紧密接触。将玻璃片分别移动到两个不同湿度环境的干燥器中(相对湿度分别为50±2％RH和90±2％RH)，室温下放置24h，随后将薄膜从玻璃片上取下，用2mL0.9％的生理盐水充分洗涤薄膜并收集冲洗下来的细菌悬浮液，少量多次冲洗以确保细菌从完全分离。最后进行连续稀释，吸取100μL菌液均匀涂布于LB平板，在37℃培养箱中过夜，分别计算每个平板的菌落总数。

其结果如图9所示，可以看出LZ/EZ膜随湿度的增加而显示出更强的抗菌活性，具有湿度响应性控释抗菌剂的能力。

实施例11LZ/EZ复合膜在菠萝保鲜中的应用

将完整的新鲜菠萝去皮后洗净，切分成大小均等的块状并分成四份(所有的砧板、和容器提前用75％乙醇和紫外线消毒，以最大限度地减少微生物污染)，分别用EZ膜、ZIF/EZ膜、LUT/EZ膜和LZ/EZ膜对其进行全包覆后放入玻璃平皿中，移至4℃冰箱中冷藏8天，并在第0天、第2天、第4天、第6天和第8天用手机拍摄各组样品的数码照片；此外，分别测定了以下多个新鲜度指以评估菠萝果切的品质和安全性：首先用色差仪测定了菠萝切片表面颜色的变化，记录L*值(亮度)；其次，菠萝在去皮切分过程中外表面受到严重机械损伤，细胞组织受损且汁液外溢，放置在冰箱中极易受到交叉污染，为了进一步了解复合膜处理对菠萝贮藏过程中菌落生长的抑制情况，按照GB4789.2-2016的方法测定菌落总数；还通过计算贮藏一段时间后菠萝减少的质量差占初始质量的比值得到其失重率；将菠萝与草酸溶液混合匀浆、离心后用2，6-二氯苯酚滴定以评估维生素C含量，结果以mg/100g表示。

其结果如图9所示，可以看出：LUT/EZ膜和LZ/EZ膜包覆的样品的亮度值在第4天才开始降低，且LZ/EZ组表面亮度的变化小于LUT/EZ组，并且第8天LZ/EZ处理的菠萝仍具有一定的光泽。第8天LZ/EZ组的菌落总数为3.54±0.18logCFU/g，显著低于LUT/EZ组的5.47±0.09logCFU/g，这是由于掺有LUT@ZIF-67的复合膜可以在贮藏期间缓慢地释放木犀草素，延长保鲜效果。

综上，本发明选择了一种具有较高比表面积和较多孔隙结构的Co基MOF(ZIF-67)作为生物黄酮物质的载体，采用浸渍法在木犀草素溶液中连续搅拌获得LUT@ZIF-67复合纳米粒子，发现当LUT质量浓度为1.0mg/mL时可得到包封率最高(98.34％)、载药率最大(34.09％)的LUT@ZIF-67。进一步地，通过分析表征材料的理化性质，证明木犀草素不仅吸附在ZIF-67表面还占据了其孔道内部。热重分析证明相较于游离木犀草素具有显著提升的热稳定性，并且由于ZIF-67的保护，木犀草素能够在强碱性条件(pH>8.5)下仍然具有86.62±3.18％以上的保留率。最重要的是，本发明基于ZIF-67遇水不稳定、易解体的敏感特性，LUT@ZIF-67可在不同浓度甲醇-水溶液中显示出水分含量依赖性的木犀草素释放行为。随后将LUT@ZIF-67掺入乙基纤维素/玉米醇溶蛋白制备得到LZ/EZ复合膜，纳米粒子的存在显著提升了EZ膜的抗拉强度(31.665MPa)，能够有效清除78.94％的DPPH自由基和87.56％的ABTS+自由基，并且LZ/EZ复合膜可在8天后仍保持良好的抗氧化活性。此外，LZ/EZ膜在高湿度(90％RH)条件下对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率均可达99.0％以上。最后选择了鲜切菠萝作为实际样品实验的食物模型，证明制备得到的复合膜对其具有护色、防止微生物污染、减少失重、保护维生素C等有益效果。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种MOF基食品包装膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1：将ZIF-67加入木犀草素溶液中，搅拌反应后分离取沉淀物；

S2：向玉米醇溶蛋白与乙基纤维素的混合溶液中加入增塑剂，形成膜液；

S3：将步骤S1所得沉淀物加入步骤S2所得膜液中，经成型、干燥后，得到所述MOF基食品包装膜；

所述步骤S1和S2的顺序不限。

2.如权利要求1所述的MOF基食品包装膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述木犀草素溶液的浓度为0.5～4.0mg/mL。

3.如权利要求1所述的MOF基食品包装膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，分离后还包括对所述沉淀物进行醇洗的操作。

4.如权利要求1所述的MOF基食品包装膜的制备方法，其特征在于，所述玉米醇溶蛋白与乙基纤维素的混合溶液中，玉米醇溶蛋白与乙基纤维素的质量比为1:5～1:10。

5.如权利要求1或4所述的MOF基食品包装膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，将玉米醇溶蛋白溶液滴入乙基纤维素溶液中，形成所述玉米醇溶蛋白与乙基纤维素的混合溶液。

6.如权利要求1所述的MOF基食品包装膜的制备方法，其特征在于，所述增塑剂为甘油。

7.如权利要求1或6所述的MOF基食品包装膜的制备方法，其特征在于，所述增塑剂的添加量为玉米醇溶蛋白和乙基纤维素总质量的4％～12％。

8.如权利要求1所述的MOF基食品包装膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，沉淀物质量与膜液中玉米醇溶蛋白和乙基纤维素总质量的比为25:1～35:1。

9.如权利要求1所述的MOF基食品包装膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，将步骤S1所得沉淀物加入步骤S2所得膜液中后，成型、干燥的具体操作为：搅拌后浇铸成膜，在常温下平衡水分10～50h。

10.一种权利要求1-9中任一项所述的制备方法制得的MOF基食品包装膜。