背景介绍
在全球范围内，食物浪费已成为严峻的挑战，新鲜水果和蔬菜因微生物污染导致腐败的问题尤为突出。肉桂酸钾（PC）作为一种生物相容性优良的防腐剂，虽具备显著抗菌潜力，但直接添加于食品中存在消费者接受度的限制。因此，将其嵌入可控释放型包装体系，成为降低防腐剂用量并提高抑菌效能的可行途径。金属-有机框架材料（MOFs）因其高比表面积、可调孔结构及优异负载能力，在食品活性包装中展现出广阔前景。在众多MOFs中，UiO-66因具有卓越的生物安全性和结构稳定性而被广泛研究。它由锆离子与对苯二甲酸配位形成，可通过引入混合配体（如1,2,4-苯三甲酸）进行羧基功能化（UiO-66-COOH），进一步增加比表面积和活性位点，增强对生物活性分子的负载能力。近年来，刺激响应型释放系统因其高度特异性与可控性受到广泛关注。酶触发释放系统利用果蔬腐败过程中微生物产生的酶（如果胶酶、纤维素酶等）作为刺激信号，实现防腐剂的精准释放，既可有效抑制微生物增殖，又能减少防腐剂的非必要释放。本研究基于以上背景，创新性地构建了一种果胶酶响应的智能释放系统（UiO-66-COOH@PC/Pec）。通过羧基化UiO-66实现高容量PC负载，并借助果胶“门控”机制防止泄漏，在腐败微生物分泌果胶酶的刺激下触发定向释放。该策略不仅提升了防腐剂利用效率，也为开发新型食品包装材料提供了重要理论与实践依据。
成果介绍
本研究开发了一种基于羧基化金属有机框架（UiO-66-COOH）的智能控释系统，通过果胶（Pec）和UiO-66-COOH发生酯化反应，包覆负载肉桂酸钾（PC）的载体（UiO-66-COOH@PC/Pec），实现了对水果腐败微生物的抑制。其核心机理在于：果胶酶存在下，可降解包裹在载体外部的果胶层，“打开”孔道并触发PC快速释放；而无酶条件下PC则被有效锁存，避免无效流失。该系统展现出显著的抗菌防霉性能，对革兰氏阴性菌、阳性菌及常见真菌均具有持续抑制作用。在草莓保鲜实验中，该涂层成功将果实保质期从2天延长至5天，有效延缓了品质劣变，同时具备良好的生物相容性和水溶性，易于清洗，兼具高效性与安全性。
原文链接https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.168629
