DOI:10.1021/acssuschemeng.0c05917

目前迫切需要由生物聚合物和天然抗菌剂开发出可生物降解的无毒材料，以提高食品安全性和质量。在这项研究中，采用一步且可扩展的绿色合成方法（即静电纺丝），利用无毒有机溶剂和天然来源的抗菌剂由玉米蛋白制备出抗菌纤维，所有这些抗菌剂都被FDA认定为公认安全使用物质（GRAS），可添加在食品中。使用最新的分析和微生物方法评估了纤维的形态和理化性质，以及抗菌剂的溶解动力学及其抗菌功效。开发了一种天然抗菌剂混合物，其中包括百里香油、柠檬酸和乳酸链球菌素。经证实它具有广谱灭活与食物有关病原体的能力。电纺抗菌纤维的形态学表征显示无珠纤维的平均直径为165nm，而理化特性显示出较高的表面积体积比（比表面积：21.91 m2/g）和纤维中抗菌分析物的存在。抗菌剂在2小时内从纤维中迅速释放到各种食品模拟物中。此外，抗菌纤维在暴露24小时和1小时后有效地将大肠杆菌和李斯特菌种群减少了约5个对数。更重要的是，由于纤维的直径小且表面积体积比高，因此病原体灭活仅需要极少量的纤维和每单位表面积的抗菌剂（纤维2.50 mg/cm2）。还使用多针注射器证明了该纤维合成工艺的可扩展性，其产量高达1 g/h。这项研究表明，使用天然生物聚合物和抗菌剂来合成可持续食品包装材料的潜力。

图1.（a）活性成分（AI）混合物的制备示意图，该混合物被加载到聚合物溶液中；（b）通过静电纺丝合成掺入AI混合物的纤维。

图2.（a，b）ZF和（c，d）AZF的扫描电子显微镜（SEM）图像和纤维直径分布图；（e）乳酸链球菌素、ZF和AZF的X射线衍射（XRD）图；（f）百里香油、柠檬酸、乳酸链球菌素、ZF和AZF的傅立叶变换红外光谱（FTIR）。

图3.铝箔、玉米蛋白纤维（ZF）、涂有活性成分（AI）混合物的铝箔、抗菌玉米蛋白纤维（AZF）（1.25 mg/cm2）、AZF（2.50 mg/cm2）、在4℃下储存4周的AZF对（a）大肠杆菌和（b）李斯特菌的抗菌活性。用相同的大写字母标记的相同材料组中的数据没有显著差异（P>0.05）。用相同的小写字母标记的相同处理时间组中的数据没有显著差异（P>0.05）。