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主要作者与机构
该研究的主要作者包括Yuyan Yu、Jiaojiao Zhou、Qianqian Chen、Fang Xie、Die Zhang、Zhijun He、Shuiyuan Cheng和Jie Cai。他们均来自武汉轻工大学（Wuhan Polytechnic University）的现代硒科学与工程学院（School of Modern Industry for Selenium Science and Engineering）。研究发表于期刊《Chemical Engineering Journal》2024年第486卷，文章编号为150262。
学术背景
该研究属于食品科学与工程领域，聚焦于开发一种基于淀粉的纳米复合材料薄膜，用于荔枝（litchi）的采后保鲜。水果因富含营养成分和美味而受到消费者青睐，但采摘后易发生氧化褐变和微生物感染，导致保质期缩短。传统的水果包装材料多基于石油基塑料，虽然广泛应用，但其环境污染问题严重。因此，开发一种兼具保鲜性和环境友好性的包装材料成为迫切需求。淀粉作为一种天然可降解聚合物，具有资源丰富、成本低廉的优点，但其纯淀粉薄膜的成膜能力和性能较差，无法满足功能性食品包装的要求。硒纳米颗粒（selenium nanoparticles, SeNPs）因其卓越的抗氧化和抗菌特性，被认为是一种有效的抗菌剂。本研究通过多酚和多糖相互作用，改善了SeNPs的结构与生物活性，将其引入淀粉薄膜中，赋予其抗氧化、抗菌和紫外线阻隔性能，同时通过自增强作用提高了材料的机械性能，使其适用于食品包装。
研究流程
研究流程主要包括以下几个步骤：
1. SeNPs的制备与优化：通过化学还原法制备硒纳米颗粒（SeNPs），并对其进行优化。采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等技术对SeNPs进行表征，验证其成功合成。
2. SeNPs的抗氧化与抗菌性能测试：通过DPPH自由基清除实验和ABTS自由基清除实验评估其抗氧化性能，并通过抑菌圈实验测试其抗菌活性。
3. 淀粉复合薄膜（SC/Se films）的制备：将优化后的SeNPs与淀粉和羧甲基纤维素（CMC）混合，通过水溶剂在温和反应条件下制备复合薄膜。
4. 薄膜的表征与性能测试：采用SEM、X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）、拉伸测试等技术对薄膜的形貌、结构、热稳定性、机械性能等进行表征，并测试其水蒸气透过率（WVP）、接触角（WCA）和透光率等性能。
5. 薄膜的抗氧化与抗菌性能测试：通过DPPH自由基清除实验和抑菌圈实验评估薄膜的抗氧化和抗菌性能。
6. 薄膜的生物降解性与生物安全性评价：通过土壤埋藏实验测试薄膜的生物降解性，并通过细胞毒性实验和动物实验评估其生物安全性。
7. 薄膜在荔枝保鲜中的应用：将薄膜应用于荔枝保鲜，测试其在不同储存时间对荔枝外观、腐烂率、失重率、硬度、可溶性固形物含量（TSS）、pH值和可滴定酸（TA）等指标的影响。
主要结果与逻辑关系
1. SeNPs的表征与优化：实验成功制备了稳定的SeNPs，其粒径为50.77±9.88 nm。FTIR和XRD分析表明，SeNPs与多糖和多酚之间存在强烈的相互作用，优化了其分散性和稳定性。
2. SeNPs的抗氧化与抗菌性能：SeNPs表现出显著的抗氧化和抗菌性能，其DPPH自由基清除率和ABTS自由基清除率均显著提高，抑菌圈实验显示其对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）具有明显的抑制作用。
3. 淀粉复合薄膜的制备与表征：薄膜表面光滑，SeNPs均匀分散于淀粉基质中。XRD和TGA分析表明，SeNPs的引入提高了薄膜的热稳定性和机械性能。
4. 薄膜的抗氧化与抗菌性能：薄膜的抗氧化和抗菌性能随SeNPs浓度的增加而增强，显著优于纯淀粉薄膜。
5. 薄膜的生物降解性与生物安全性：薄膜在土壤中11天内的降解率达到81%，细胞毒性实验和动物实验表明其具有良好的生物安全性和血液相容性。
6. 薄膜在荔枝保鲜中的应用：与对照组和传统聚乙烯薄膜相比，SC/Se薄膜显著延长了荔枝的保质期，降低了腐烂率和失重率，保持了荔枝的硬度和营养成分。
结论与意义
该研究成功开发了一种基于SeNPs的多功能淀粉纳米复合薄膜，具有优异的抗氧化、抗菌、紫外线阻隔性能以及良好的生物降解性和生物安全性。该薄膜在荔枝保鲜中的应用效果显著，为易腐水果的采后保鲜提供了一种安全、环保且高效的解决方案。此外，该研究为开发可持续食品包装系统提供了新策略，具有重要的科学价值和实际应用前景。
研究亮点
1. 创新性：首次利用多糖和多酚相互作用改善SeNPs的结构与生物活性，并将其引入淀粉薄膜中，实现材料的多功能化与自增强。
2. 实用性：开发了一种环境友好、制备简单的淀粉复合薄膜，显著提高了荔枝的保鲜效果。
3. 系统性与全面性：从SeNPs的制备优化到薄膜的表征与性能测试，再到实际应用与生物安全性评价，研究流程系统完整，数据详实可靠。
其他有价值内容
本研究还探讨了SeNPs在不同温度、pH值和长期储存条件下的稳定性，结果表明其在多种条件下均能保持良好的分散性和生物活性。此外，通过电子鼻（E-nose）和气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术对荔枝的挥发性成分进行分析，进一步验证了SC/Se薄膜在保持荔枝风味方面的优势。