这篇文档发表于《Nano Letters》期刊，2023年12月13日，标题为“Highly Antibacterial and Antioxidative Carbon Nanodots/Silk Fibroin Films for Fruit Preservation”，由Wen-Bo Zhao、Yong Wang、Fu-Kui Li、Rui Guo、Fu-Hang Jiao、Shi-Yu Song、Shu-Long Chang、Lin Dong、Kai-Kai Liu和Chong-Xin Shan等作者共同完成。研究主要来自Zhengzhou University的物理与微电子学院以及河南钻石光电材料与器件重点实验室。

学术背景
随着全球粮食浪费和食品安全问题的加剧，特别是水果因腐烂而造成的巨大损失，开发更有效的保鲜技术成为迫切需求。传统保鲜技术如低温冷藏、塑料包装、臭氧处理等存在成本高、环境不友好等问题。近年来，生物降解材料如淀粉基材料、壳聚糖、纤维素和蛋白质等成为替代石油基塑料包装的潜在选择，但这些材料功能单一，透明度和柔韧性较差。碳纳米点（carbon nanodot, CDs）作为一种新兴的零维功能材料，凭借其优异的抗菌性能、抗氧化性和生物相容性，展现出在食品保鲜领域的应用前景。

研究目的
该研究旨在开发一种兼具抗菌和抗氧化功能的碳纳米点/丝素蛋白（CDs/SF）薄膜，用于水果保鲜。通过氢键结合CDs和丝素蛋白，制备出具有气体屏障、抗菌和抗氧化功能的多功能薄膜，并探索其在实际水果保鲜中的应用。

研究流程
1. 薄膜制备：研究首先通过脱胶工艺将天然蚕丝分解为水溶性的丝素蛋白溶液，随后采用溶液铸造工艺，将碳纳米点与丝素蛋白通过氢键结合，制备出CDs/SF薄膜。过程中加入少量甘油作为增塑剂，以提高薄膜的柔韧性。
2. 薄膜性能测试：通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析，验证了CDs与丝素蛋白之间的氢键结合。扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）图像显示，CDs均匀分散在薄膜中，薄膜表面光滑无大颗粒团聚。
3. 抗菌性能评估：以大肠杆菌（E. coli）和沙门氏菌（Salmonella）为测试菌株，研究了CDs的抗菌活性。结果表明，CDs浓度达到0.6 mg/mL时，对两种细菌的杀菌率均超过99.9%。
4. 抗氧化性能评估：采用ABTS法测定CDs的自由基清除能力，结果显示，CDs的抗氧化性能与其表面富含的羟基和羧基功能基团密切相关。
5. 水果保鲜实验：以香蕉、葡萄和草莓为研究对象，采用浸涂法将CDs/SF复合溶液均匀涂覆在水果表面，形成约14 μm厚的保护膜。实验结果发现，经过7-11天的储存，未涂覆薄膜的水果出现明显的褐变和腐烂，而涂覆薄膜的水果外观保持良好，重量损失显著减少。

主要结果
1. 薄膜制备成功，具有优异的透明度、柔韧性和气体透过性。SEM和TEM图像显示，CDs均匀分散在薄膜中，薄膜表面光滑。
2. CDs具有显著的抗菌和抗氧化性能，能够有效杀灭大肠杆菌和沙门氏菌，并清除自由基。
3. 水果保鲜实验表明，CDs/SF薄膜能够有效延长水果的保鲜期，减少重量损失，防止褐变和微生物感染。

结论
该研究成功开发了一种多功能、环保的CDs/SF薄膜，具有良好的抗菌、抗氧化和气体屏障性能，适用于水果保鲜。薄膜的制备方法简单，可通过浸涂法直接在水果表面形成保护膜，提供全面的保护。此外，薄膜具有可清洗性和生物降解性，符合环保要求。这项研究为开发低成本、环保型抗菌包装系统提供了重要技术支撑。

研究亮点
1. 首次将CDs与丝素蛋白结合，制备出多功能保鲜薄膜，兼具抗菌、抗氧化和气体屏障功能。
2. 研究采用浸涂法实现薄膜原位制备，操作简便，可广泛应用于实际水果保鲜。
3. 薄膜具有优异的生物相容性、透明度和柔韧性，且可降解，符合绿色环保理念。

重要意义
这项研究为水果保鲜提供了一种新型解决方案，具有重要的科学和应用价值。通过开发多功能薄膜，既能有效延长水果的保鲜期，又能减少环境污染，为未来食品包装材料的研发提供了新思路。