近日，浙江大学食物冷链物流研究中心执行主任吴迪教授团队在学术期刊Food Packaging and Shelf Life（IF=10.6）发表了题为“Preparation of ZnSO4 cross-linked double-network hydrogels via synergistic ionic and Hofmeister effects as in-situ fruit packaging integrating cushioning and monitoring”的研究性论文。该文以ZnSO4溶液为媒介，经离子交联与盐析作用，在猕猴桃果实表面原位快速制备了一层厚度仅约2 mm的透明双网络水凝胶薄膜。结果显示，经最优浓度（0.3 M）ZnSO4交联制备的水凝胶能量耗散率达35.2%，进而在果实表面原位成型的水凝胶薄膜能够显著降低高成熟度猕猴桃果实的振动、压缩及跌落损伤；同时，该水凝胶薄膜具有低电阻和高离子导电率的优点，其相对电阻变化幅度与挤压深度呈线性相关（r=0.99），可实时监测果实表面挤压力并输出电信号，进而实现在线监测。本研究为水果原位穿戴式缓冲/传感绿色包装材料研发提供了新思路。
成果介绍
【材料制备】通过Zn2+与羧基形成离子交联网络，同时通过SO42-的霍夫迈斯特效应诱导明胶形成疏水网络，共同构建了稳定的ZnSO4交联双网络水凝胶材料。流变与溶胀测试进一步验证了该水凝胶材料具有致密结构的双网络结构。同时发现，随着ZnSO4浓度升高，水凝胶的压缩强度与杨氏模量显著提升，交联密度增强。此外，该水凝胶具有低细胞毒性（细胞活力>93.4%），可在胰蛋白酶作用下在6 h降解96.8%，并且很容易从水果表皮剥离，从而不影响食用。
【力学缓冲】在最优条件下（0.3 M ZnSO4），水凝胶的能量耗散率达35.2%，压缩强度为未交联水凝胶的3.5倍，并表现出优异的抗压与回弹性能，同时其抗压强度也显著高于仅离子交联组和仅盐析组，说明离子交联与盐析的协同作用提升了水凝胶的力学强度与变形能力，使水凝胶在保持高硬度的同时兼具良好韧性，更适用于对成熟软质水果的全面保护。进一步，以催熟后的高成熟度猕猴桃为模式果实开展了振动、压缩和跌落测试。结果表明，果实全覆盖双网络水凝胶可有效减少果实瘀伤面积和瘀伤体积，与对照相比分别下降34.8%和53.3%（振动试验）、47.3%和48.9%（挤压试验）、45.6%和41.7%（撞击试验），表明双网络水凝胶缓冲包装具有良好的力学损伤减轻能力。
【挤压力传感】水凝胶内部引入的Zn2+和SO42-使其成为良好的离子导体。最优水凝胶的离子电导率提升较未交联提升了3.9倍，电阻降低75.9%。在不同应变比例与速率下，水凝胶均能输出稳定且重复性好的电信号，并在100次压缩循环中保持了传感稳定性。当双网络水凝胶作为猕猴桃果实全覆盖包装时，其相对电阻变化幅度与挤压深度呈线性相关（相关系数=0.99），从而可实现针对施加在果实上的挤压力的定量监测，并且在循环压缩处理中展现出了良好的稳定性。
原文链接https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2025.101657
