通过多酚和纤维素纳米晶体在壳聚糖薄膜中形成三维结构（该薄膜还添加了儿茶酸阿卡西亚），实现协同紫外线屏蔽效果；这种薄膜应用于新鲜红李子的采后保鲜

《Bioresource Technology Reports》：Synergistic UV blocking via polyphenols and cellulose nanocrystals 3D structure in chitosan films reinforced with Acacia catechu and their application in postharvest preservation of fresh red plums

红李子易腐特性及壳聚糖基复合薄膜保鲜机制研究。采用茶多酚（AC）和纤维素纳米晶体（CNC）增强壳聚糖薄膜的紫外线屏蔽与机械性能，通过不同比例复合制备CH/AC/CNC薄膜。测试表明CH/AC/CNC-10%薄膜紫外线吸收率达95%，水蒸气阻隔性提升至2.191 g·mm?2·day?1·kPa?1，红李子保鲜期延长8天，重量损失、酸度和多酚含量分别降低至3.50%、1.34%和154.51 mg GAE/100g。该研究首次证实AC与CNC协同增效机制在食品包装中的应用潜力。

　　

作者：Shefali Tripathi、Esha Trivedi、Lavanya、Kirtiraj K. Gaikwad

印度技术学院鲁尔基分校（Indian Institute of Technology Roorkee）纸与包装技术系，鲁尔基，247667，北阿坎德邦，印度

摘要

红李子（Prunus domestica L.）由于果皮脆弱且含水量高，极易变质，这限制了它们的保质期。因此，用于水果保鲜的活性包装技术至关重要。在包装薄膜中使用紫外线（UV）吸收剂有助于通过减少紫外线引起的劣化来保持水果的新鲜度。在本研究中，从Acacia catechu中提取的儿茶素被用作UV阻隔剂，而从农业废弃物中提取的纤维素纳米晶体（CNC）被用作增强屏障，并以不同的比例掺入基于壳聚糖（CH）的基质中。此外，观察了这些薄膜在8天内的效果以及紫外线辐射对红李子的影响。优化后的薄膜CH/AC/CNC-10%实现了约95%的紫外线吸收率，具有优异的水蒸气阻隔性能（2.191 g mm mm?2 day?1 kPa?1），同时将水分含量和水溶性分别降低到了29.07%和17.45%。这是首次将AC多酚和CNC结合在一起的研究，证明了它们在壳聚糖薄膜中通过互补效应提高了紫外线防护性能。进一步分析表明，在紫外线辐射下，用CH/AC/CNC-10%包装的红李子重量损失、可滴定酸度和总酚含量最低，分别为3.50%、1.34%和154.51 mg GAE/100 g。这些发现表明，所开发的功能性薄膜能够有效保持红李子的品质并延长其保质期8天，显示出其在活性包装应用中的潜力。

引言

李子（Prunus domestica）属于蔷薇科，属于呼吸跃变型水果，具有较高的呼吸速率、乙烯产生量和快速成熟的特点。这些因素会导致水果品质下降，并在成熟过程中造成显著的经济损失（Khan等人，2018；Manganaris等人，2008）。此外，研究表明紫外线（UV）辐射也是影响李子品质的重要因素。紫外线照射会导致颜色退化，并影响水果中多酚和氨基酸的生成（Hernández-carranza等人，2025；Tripathi等人，2023）。因此，为了减少腐败和采后损失，李子通常在低温下收获和储存以延长保质期。然而，长时间冷冻可能会导致李子出现冷害和生理障碍（Crisosto，2023；Makule和Dimoso，2022）。传统的防腐方法包括使用抗成熟剂和熏蒸剂，但这些方法对人类和环境都有潜在的健康风险。为了解决这些问题，具有UV阻隔功能的活性包装薄膜成为减少损失和防止储存过程中品质变化的有希望的策略（Chen等人，2021）。

壳聚糖是一种天然、无毒、可生物降解的聚合物，广泛用于食品包装。壳聚糖在微酸性水溶液中可溶解，并具有优异的成膜性和抗菌性能，使其成为食品包装应用中的理想材料（Singhi等人，2023）。壳聚糖薄膜透明且柔韧，但缺乏足够的UV阻隔性能和机械强度。因此，需要在聚合物基质中添加某些活性剂和填料以提高其功能性和屏障性能（Akhila等人，2023；Kumar等人，2025a；Kumar等人，2025b）。Acacia catechu植物的树皮粗糙呈深棕色，含有天然色素儿茶素。儿茶素通过热水法提取，其中含有多种初级和次级代谢物，其中80%为儿茶素。儿茶素的发色结构使其具有UV吸收能力。多酚化合物的存在赋予了其抗菌和抗氧化特性（Guleria等人，2011；Tripathi等人，2024）。因此，这种化合物有潜力作为UV阻隔剂用于包装对光敏感的易腐食品。

此外，微米级和纳米级的纤维素衍生物（如微纤化和纳米纤维素）也可作为UV阻隔剂，具有优异的UV阻隔性能。纤维素纳米晶体是纤维素的纳米级衍生物，呈棒状结构，长度为100–1000 nm，直径为3–20 nm（Van Nguyen和Lee，2022）。CNC无毒、可生物降解、结晶度高且具有较高的长径比。基于壳聚糖的薄膜机械强度不足，影响其耐用性和性能。因此，向壳聚糖基质中添加CNC可以作为增强剂来提升其机械性能，从而提高其在食品包装中的应用性（Kusmono等人，2021）。CNC的加入还能增强复合材料的UV阻隔能力（Parit等人，2018；Pham和Nguyen，2024）。

CNC可以从多种来源获得，例如番茄残渣（Kassab等人，2019）、槟榔废弃物（Perumal等人，2022）、茶叶纤维（Rahman等人，2017）和玉米（Smyth等人，2017）。Nagarajan等人利用从香蕉红色果梗中提取的CNC开发了一种聚vinyl alcohol（PVA）薄膜，结果显示随着CNC含量的增加，PVA薄膜的拉伸强度提高了48.13%，而断裂伸长率降低了4.2%（Nagarajan等人，2022）。2019年，Kassab等人从葵花籽油渣中提取CNC并将其加入PVA薄膜中，使拉伸强度提高了78%，断裂伸长率降低了30%（Kassab等人，2019）。Bahasaine等人也进行了类似的研究，他们在壳聚糖/聚vinyl alcohol薄膜中使用了大麻CNC，结果发现CNC的加入使拉伸强度提高了17.6%（Bahasaine等人，2023）。

尽管基于壳聚糖的薄膜和Acacia catechu在UV防护方面显示出良好的效果，但将壳聚糖、Acacia catechu和CNC结合在单一包装材料中的协同效应尚未得到充分研究，特别是针对红李子。本研究的主要目标是开发基于壳聚糖的UV阻隔薄膜，通过添加Acacia catechu作为UV阻隔剂和从荸荠皮中提取的CNC作为增强剂来提升薄膜的机械性能和屏障性能。我们探讨了不同浓度的CNC对薄膜物理性能、机械强度和屏障性能的影响，并研究了这些薄膜在保护红李子免受紫外线辐射损害方面的效果，从而延长其保质期。在25 ± 2°C下暴露于紫外线8天后，监测了活性薄膜对红李子的物理化学性质（包括pH值和颜色）以及保质期的影响。假设所开发的薄膜将提高机械完整性、屏障性能和UV防护效果，从而延长红李子的保质期。然而，Acacia catechu和CNC之间的定量相互作用模型超出了本研究的范围，将在后续研究中进行探讨。

材料

壳聚糖（来自虾壳，化学式C₆H₁₁NO₄）_n，CAS编号9012-76-4，分子量3800至20,000 Da，脱乙酰化程度>75%）购自印度HI Media Laboratories。冰醋酸（CAS编号64–19-7，纯度>99.5%，分子量60.05 g/mol，分子式CH₃COOH，密度1.05 g/cm³），甘油（AR级，ACS纯度>99%，C₃H₈O₃，密度1.26 g/cm³，分子量92.09 g/mol），硫酸（H₂SO₄，纯度98.08%），二甲基亚砜（DMSO，C₂H₆OS，CAS编号67–68-5）

厚度

厚度影响包装材料的可持续性、防护性能和屏障性能，因此对其在食品包装应用中的性能和适用性至关重要。厚度取决于倒入培养皿中的溶液体积以及溶液中的固体含量（Akachat等人，2025）。表1列出了CH、CH/AC和CH/AC/CNC基功能薄膜的厚度。CH薄膜由2%（w/v）的CH溶解在2%（v）的溶剂中制备

结论

通过将AC作为UV阻隔剂和CNC作为增强剂加入基于壳聚糖的基质中，制备出了具有UV阻隔功能的薄膜。与基于CH的薄膜相比，CH/AC/CNC-10%薄膜的水分含量和水溶性降低，而水蒸气阻隔性能提高。观察发现，CH/AC/CNC-10%薄膜的UV阻隔性能最强，表明薄膜中的CNC颗粒发挥了重要作用

作者贡献声明

Shefali Tripathi：撰写初稿、方法论设计、实验实施、数据分析、概念构思。 Esha Trivedi：数据分析。 Lavanya：数据分析。 Kirtiraj K. Gaikwad：撰写修订稿、监督工作、资源协调、项目管理、方法论制定、资金申请、概念构思。

资助

作者未披露任何资助信息。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

作者Shefali Tripathi衷心感谢教育部（MHRD）和印度技术学院鲁尔基分校提供的财政支持。