近日，青岛农业大学食品科学与工程学院果蔬贮藏加工及综合利用团队吴昊副教授课题组在国际顶尖期刊《Journal of Hazardous Materials》（IF：10.588，中科院一区Top期刊）发表学术论文《Antibacterial properties and mechanism of biopolymer-based films functionalized by CuO/ZnO nanoparticles against Escherichia coli and Staphylococcus aureus》。青岛农业大学是第一作者和通讯单位，团队成员吴昊副教授为通讯作者，青岛农业大学食品科学与工程学院硕士研究生管桂林为论文第一作者。
随着国内“禁塑令”的出台，基于生物高分子研发可降解薄膜已成为食品包装行业的一个发展方向。通常，生物高分子成膜后包装性能较差，但是可通过纳米复合技术来进行改善。纳米金属氧化物具有纳米效应和光催化活性，通过与生物高分子形成纳米复合材料，可改善其机械和阻隔特性，同时可赋予包装材料抗菌活性。近期研究表明，与单独生物高分子（如壳聚糖）或纳米金属氧化物相比，两者形成的复合材料呈现出更优越的抗菌功效，然而，关于其内在抗菌机制尚不清楚，尤其是细菌胞内信号通路对复合膜的反应有待进一步研究。
在该文章中，作者基于纳米CuO和ZnO制备了海藻酸钠/壳聚糖-纳米金属氧化物复合膜，在光照下可产生活性氧自由基，并且在土中28天可分解，具有良好的光催化活性和生物可降解性。进一步，作者发现光照下该膜对大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）的生长抑制率超过90%。该膜可激活两种细菌的膜转运系统、抗氧化防御系统、细胞膜和DNA修复系统，但是，当膜对细菌细胞损伤超过细胞的防御和动态调节能力时，将破坏细菌细胞壁和细胞膜完整性，导致胞内氧化还原稳态失衡，细菌发生死亡。
该文章制备的纳米复合膜兼具绿色包装和高效抗菌的双重功能，在果蔬保鲜领域具有较好的应用前景。相关研究获得了国家重点研发项目、国家自然科学基金、中国留学基金委项目、山东省泰山学者项目、山东省现代农业产业技术体系项目、山东省高等学校青创科技计划创新团队项目和青岛农业大学高层次人才启动经费的支持。
相关链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123542
日期：2021-07-14
