受柑橘油胞和角質層蠟質啟發,單楊院士團隊制備出OSA-澱粉納米顆粒納米乳液基多功能活性明膠膜,延長鮮切水果貨架期,相關成果在國際期刊Carbohydrate Polymers (中科院一區TOP,IF:11.2)上發表題為「Citrus oil gland and cuticular wax inspired multifunctional gelatin film of OSA-starch nanoparticles-based nanoemulsions for preserving perishable fruit」的研究性論文。湖南省農科院2021級碩士研究生謝穎為該論文的第一作者,丁勝華研究員為通訊作者,湖南大學生物學院隆平分院為第一單位,湖南省農業科學院農產品加工研究所為第二單位。該研究獲國家重點研發計劃專案(2023YFD2100300)、國家自然科學基金(32272257)、湖南省科技人才支持專案計劃——中青年學者培養計劃(2023TJ-Z01)支持。
在前期研究中,透過超聲協同芬頓體系高效綠色制備尺寸為50-90 nm且具有良好分散性 (PDI=0.263) 的納米澱粉顆粒(International Journal of Biological Macromolecules, 2023, 247, 125848)。受柑橘油腺和角質層蠟的啟發,本研究進一步將納米澱粉顆粒用於制備能夠穩定持續釋放活性物質香芹酚並提供物理疏水防禦作用的納米乳液基多功能活性明膠膜,以緩解鮮切臍橙和獼猴桃易受微生物侵染和水分流失嚴重的問題。研究結果表明,從分子和結構層面發現,與天然澱粉相比,超聲協同芬頓體系制備的低分子量和結構松散的納米澱粉顆粒更適合進行辛烯基琥珀酸酐改性,具有更高的取代度(增加18.59%),可用於制備納米乳液體系穩定封裝香芹酚(5%添加量時,封裝效率為 81.58%)。此外,進一步透過肉豆蔻酸表面疏水修飾,顯著改善納米乳液基明膠膜的疏水效能,成功復現了柑橘油腺和角質層蠟質的化學防禦和物理保護作用。其中,5% NE-G@MA膜表現出優異的紫外遮蔽性(紫外區域透過率基本為0)、機械效能(抗拉強度增加72%)、高疏水性(WCA 133.63°)、抗氧化性(增強3~4倍)和抗菌效能(對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌抑制率分別為95.99%和84.97%)。此外,5% NE-G@MA膜有效延長鮮切臍橙和獼猴桃的保質期,顯著抑制果實表皮食源性微生物的生長(減少50%)和減少水分流失(控制在15%以下)。因此,5% NE-G@MA多功能活性膜在鮮切水果保鮮方面具有廣闊的套用前景。