粮食危机仍然是一个全球性的挑战。2019冠状病毒病疫情、气候变化和冲突加剧了全球粮食不安全状况。根据联合国粮食及农业组织（FAO）的数据，每年全球近三分之一的粮食供应被损失或浪费。尤其对于保质期短的果蔬等易变质食品，损失率达40%以上。食品保鲜技术能够有效抑制果蔬腐败变质，延长果蔬保质期，对改善食品安全和营养，增进公众健康，缓解全球粮食危机具有重要意义。
食品变质是由许多复杂的生化过程引起的，包括微生物繁殖、氧化、好氧和厌氧代谢以及水分蒸发。因此，食品长期保存的关键是抑制或阻断食品腐败的主要过程。抗生素添加剂和抗氧化防腐剂（如抗坏血酸、柠檬酸、山梨酸钠和山梨酸）通常分别用于抑制微生物的生长和氧化性变质，从而延长食品（如果汁）的储存寿命。然而，抗生素添加剂和抗氧化防腐剂的过量使用对人类健康构成了新的威胁。高分子薄膜和保鲜膜可以防止细菌和真菌污染食品，抑制氧化变质和有氧呼吸，减少水分蒸发。这是水果和蔬菜最有效和广泛使用的保存方法。然而，一次性、不可降解的塑料薄膜在世界范围内造成了严重的微塑料污染。其他新鲜果蔬保鲜技术包括伽马辐照，它可以有效地去除水果和蔬菜表面的微生物，以及冷链、可控气或CO2气储存，可以抑制微生物繁殖和呼吸代谢。这些方法依赖于大型设施，只适用于水果和蔬菜的集中储存和运输，而不适合保存水果和蔬菜上架销售。可持续的解决方案有望取代塑料包装来保存新鲜水果和蔬菜。
用于水果长期保鲜的纤维素基阻隔涂层示意图（图源自Advanced Science ）
屏障涂层也可以阻挡微生物、氧气和水分的蒸发，类似于塑料包装。它能适应不同果蔬的不规则形状，直接在表面形成有效的微生物和氧气阻隔层，适用于货架上的果蔬保鲜。例如，水果打蜡是一种典型的水果保鲜涂层技术，使用天然蜡或人造蜡，它提供了一个屏障，防止水分流失，防止瘀伤或其他物理损伤，并延迟水果的成熟和褐变。因此，涂蜡的水果比未涂蜡的水果更能保持新鲜和吸引力。需要注意的是，合成蜡在消费前很难彻底清洗，合成蜡潜在的消费风险是不可避免的。相比之下，天然涂层材料如多糖、蛋白质、脂质、壳聚糖和海藻酸盐比合成蜡安全得多。微/纳米纤维素具有成膜性能好、机械强度高、气体阻隔性能好、热稳定性好、资源丰富、成本低、生物相容性好、无毒、可食用等优点。因此，它是果蔬保鲜涂料的理想候选材料。
传统的防腐涂层技术主要是通过与外界环境的物理隔离来实现的。食品变质机理的复杂性决定了仅靠物理隔离并不是长期保存的最佳方案。涂层材料必须适应不同形状和表面特性（润湿性和粗糙度）的水果和蔬菜。为了避免改变货架上水果和蔬菜的外观，下一代多功能保鲜涂层应该是透明的，可食用的，或者很容易洗掉，研究提出了一种具有抗菌、氧气/水蒸气阻隔和抗氧化性能的多功能纤维素保鲜涂层，成功地实现了易腐水果的长期保鲜。该涂层由纤维素微凝胶（CMG）、蒙脱土（MMT）、阳离子纤维素衍生物（Cell-P+）和l-抗坏血酸（Vc）组成。Cell-P+是主要的抗菌成分。它还可以帮助MMT从散装物料中剥离，调节涂层乳剂在不同水果表面的润湿性，促进涂层乳液的涂抹。
CMG稳定了MMT纳米片悬浮液，提高了涂层的机械强度。由于剪切减薄CMG的作用，MMT片材可以通过喷涂或浸渍的方式，在果蔬表面紧密包裹，形成具有良好力学性能的超薄涂层，是基本的气体屏障砌块。抗坏血酸进一步补充抗氧化能力。采用具有抗菌、阻氧、抗氧化功能的保鲜涂层，可以使草莓、葡萄的保质期达到一周以上。此外，涂层是透明的，不影响出售的水果和蔬菜的外观，并且可以在食用前完全清洗。此外，生物评价实验表明，涂层材料无细胞毒性，可直接食用，无毒性残留。纤维素基多功能阻隔涂层材料制备简单、操作方便、无毒、可食用等优点，使其在果蔬长期贮藏方面具有很大的应用潜力和前景。
参考消息：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202409560
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