近日，湖北工业大学工业微生物湖北省重点实验室姜发堂教授团队在《International Journal of Biological Macromolecules》上发表题为“Konjac glucomannan-based nanocomposite spray coating with antimicrobial, gas barrier, UV blocking, and antioxidation for bananas preservation”的研究型论文。

本文以静电相互作用为基础，以单宁酸代替常规交联剂，制备了具有优异抗菌和抗氧化性能的多功能季铵化壳聚糖纳米颗粒（QCs/TA NPs）。将具有高粘度、可食用、可生物降解特性的魔芋葡甘聚糖(KGM)作为分散剂分散稳定纳米颗粒，并作为成膜剂形成多功能复合涂层。该复合涂层具有优异的氧气和水蒸气阻隔性能、抗氧化、抗菌、机械性能、疏水性和紫外线阻隔性能。K-NPs-15复合膜的透氧性低至1.93×10⁻¹³（cm³·cm）/（cm²·s·Pa）。香蕉喷雾保存实验证明，K-NPs-15复合涂层可有效延长香蕉的保质期。因此，本研究为设计具有广阔应用前景的多功能保鲜涂料提供了新的思路。    

通过水果喷雾保鲜实验研究了K-NPs复合膜的果实保鲜效果（图5a）。选取力学性能最好、氧和水蒸气透过率最低的K-NPs-15薄膜作为研究对象，研究复合薄膜的保鲜性能。从视觉外观和视觉质量得分（图5b和c）来看，所有香蕉在贮藏之初都是黄绿色的。随着贮藏时间的延长，对照组香蕉贮藏3d后出现褐变和随机斑点，PE组和KGM组香蕉贮藏4d后出现褐变。令人惊讶的是，K-NPs-15组的香蕉成熟速度明显较慢，直到第7天才变成褐色，这表明K-NPs-15薄膜可以延长香蕉的保质期。图5d显示了香蕉在贮藏过程中的失重曲线。随着贮藏时间的延长，各组香蕉的失重率逐渐增加。7 d后，对照组香蕉失重率高达14.42±0.69%，而K-NPs-15组仅为7.59±0.56%，证明K-NPs涂层可以延缓香蕉失水。这主要是由于K-NPs-15涂层的透氧性和水蒸气渗透性较低，可以有效减少香蕉在贮藏过程中的呼吸和水分蒸发。

硬度变化同样是反映水果在储存过程中质量的重要指标（图 6a 和 b）。将500 g砝码放在储存7天的香蕉上进行压力测试，结果如图6a所示。与对照组、PE组和KGM组相比，K-NPs-15组香蕉变形最小，直观地证明K-NPs-15组香蕉硬度最高。我们进一步系统地研究了香蕉在储存过程中的硬度变化（图6b）。硬度值随着贮藏时间的增加而逐渐降低，这主要是因为香蕉成熟过程中释放的乙烯促进了果胶酶的分泌，催化了果胶的分解，导致香蕉硬度降低。在贮藏期间，对照组、PE、KGM组和K-NPs组香蕉的硬度依次增加。值得注意的是，K-NPs-15组香蕉贮藏7 d后硬度仍然较高（22.65 ± 1.96 N），进一步证明K-NPs-15涂层可以延缓香蕉的成熟。这主要是由于K-NPs-15涂层的透氧率较低，可以显著抑制呼吸代谢，延缓香蕉硬度的降低。

随着贮藏时间的延长，各组香蕉的pH值和白利度值逐渐升高（图6c和d）。在同时贮藏期间，对照组、PE组、KGM组和K-NPs组的pH值和白利度值相继升高。第7天，对照组pH值为5.63，K-NPs-15组pH值仅为5.16。随着果实成熟，对照组的白利度从13.58±0.36%增加到23.11±0.22%，PE组和KGM组的白利糖度分别从0.22%±21.38%增加到21.81%和21.38±0.42%，而K-NPs-15组的白利度仅从0.18%增加到19.14±0.18%。如图6e所示，对照组和PE组的PPO活性在第5天达到最大值，分别为219.2±9.9 U/（g·min）和178.6±7.8 U/（g·min），随后开始下降，表明此时香蕉样品已进入陈化阶段。KGM组和K-NPs-15组香蕉PPO活性随贮藏时间逐渐增加。7 d后，K-NPs-15组的PPO活性仅为61.4 ± 3.1 U/（g·min），而KGM组的PPO活性高达147.2 ± 1.8 U/（g·min）。这主要是由于K-NPs-15复合涂层具有优异的氧阻隔性和抗氧化性能，可以抑制PPO的氧化活性。图6f显示了香蕉在贮藏过程中每组的褐变指数（BI）变化。7d后，K-NPs-15组的BI为0.116±0.003，而对照组、PE组和KGM组的BI分别为0.288±0.007、0.249±0.006和0.177±0.007。每组MDA含量在储存过程中的变化如图6g所示。K-NPs-15的MDA含量显著低于其他组。贮藏7 d后，K-NPs-15组香蕉MDA含量仅为0.32±0.01 μmol/L，远低于对照组（0.96 ± 0.02 μmol/L）、PE组（0.84 ± 0.03 μmol/L）和KGM组（0.56 ± 0.03 μmol/L）。这些结果证明，K-NPs-15复合涂层具有优异的抗菌、抗氧化和气体阻隔性能，可有效抑制果实的蒸腾、呼吸代谢和褐变，延缓成熟和老化，从而有效延长香蕉的保质期。    

综上所述，本文利用TA作为抗氧化剂和交联剂，成功制备了具有抗菌和抗氧化特性的QCs/TA NPs。以高粘度KGM溶液为NPs分散稳定剂和成膜剂，制备了一系列不同NPs含量的K-NPs薄膜。NPs的加入增强了复合膜的机械性、疏水性和紫外线屏蔽性能，同时具有优异的气体阻隔性、抗菌性和抗氧化性。复合薄膜的TS和EAB最大值分别为67.1 MPa和12.2 %。K-NPs-15薄膜的WCA为 102.1，P_v和 P_g低至 6.21 × 10⁻¹¹（g·m）/（m²·s·Pa） 和 1.93 × 10⁻¹³ (cm³·cm)/(cm²·s·Pa)。香蕉喷雾保鲜实验证明，复合涂层可以在果实表面形成多功能屏障，有效减缓蒸发、呼吸和褐变，延缓成熟和老化，从而延长香蕉保鲜期。因此，这种新型多功能纳米复合涂层在食品保鲜领域具有广阔的应用前景。