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华南农业大学郭宗林副教授团队明确碳化温度对金银花碳点合成及抗菌性能的影响以及在延长猪肉保质期中的应用

2026-02-09 03:29:27

为延长冷藏猪肉的保质期，以金银花为原料，通过一步水热法合成金银花碳点（HOCDs），并将其掺入聚乙烯醇（PVA）与马铃薯淀粉（PS）复合膜基质中。在 180℃以下，随着碳化温度升高，HOCDs 对假单胞菌（Pseudomonas）和热死环丝菌（Brochothrix thermosphacta）的抗菌活性逐渐增强，这归因于其粒径减小、分散性改善且碳氧双键（C=O）含量增加，使得 HOCDs 与细菌的接触位点增多，促进活性氧（ROS）生成，进而对细菌造成不可逆损伤。然而，当碳化温度进一步升高时，HOCDs 出现颗粒团聚现象，且 C=O 含量降低，导致抗菌活性下降。将 180℃下合成的 HOCDs（HOCDs-180）掺入膜基质后，当添加量≤2wt% 时，复合膜的拉伸强度（TS）和断裂伸长率（EB）显著提升（P<0.05），透湿性降低，这源于 HOCDs-180 与膜基质之间形成的氢键相互作用；而较高的添加量会导致 HOCDs-180 团聚，破坏膜的均匀性。该复合膜可将猪肉保质期延长至 8 天，显著降低猪肉中的总挥发性盐基氮（TVB-N）含量和总活菌数（TVC）（P<0.05）。结果表明，金银花碳点有望成为一种新型冷藏猪肉保鲜剂。

研究背景

冷藏猪肉凭借丰富的营养成分和优良的口感，已成为全球饮食中最主要的肉类产品之一，但因其水分活度高、营养丰富，在储存过程中极易受到微生物污染而变质，因此亟需有效的保鲜策略来提升其储存品质、延长保质期。包装是目前应用最广泛的保鲜方式，但传统包装材料仅能阻挡外部污染，且难以生物降解，易造成环境污染；现有活性包装中常用的植物提取物类活性物质，存在气味不佳、易迁移至肉类中影响风味等问题。碳点（CDs）因制备简便、可工业化生产且具备优异的抗菌活性，在食品相关领域备受关注，但目前其合成多依赖化学试剂，存在成本高、环保性与安全性不足等缺陷。生物质材料来源广泛、无毒且合成过程温和，作为碳点合成原料具有显著优势，其中金银花等传统中草药富含绿原酸等生物活性成分，抗菌潜力突出，其固有功能基团在碳化过程中可部分保留，为合成具有抗菌性能的碳点提供了良好基础，也为开发新型绿色环保的冷藏猪肉保鲜材料提供了新方向。

图文赏析

图 1（Fig. 1）：(a) 透射电子显微镜（TEM）图像；(b) X 射线衍射（XRD）图谱；(c) 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）；(d) 金银花碳点（HOCDs）的 C1s X 射线光电子能谱（XPS）；(e) 金银花碳点的合成机理图

图 2（Fig. 2）：(a) 金银花碳点对假单胞菌（P）和热死环丝菌（BT）活力的影响及其扫描电子显微镜（SEM）图像；(b) 金银花碳点处理后假单胞菌和热死环丝菌的活菌 - 死菌染色结果；(c) 二氯荧光黄双乙酸盐（DCFH-DA）检测金银花碳点处理后假单胞菌和热死环丝菌中活性氧（ROS）的产生情况；(d) 金银花碳点暴露对斑马鱼幼鱼自发游泳活性影响的运动轨迹图；(e) 金银花碳点的抑菌机理图

图 3（Fig. 3）：(a) 复合膜的傅里叶变换红外光谱（FT-IR）；(b) 复合膜的 X 射线衍射（XRD）图谱；(c) 复合膜的微观结构；(d) 复合膜的应力 - 应变曲线；(e) 复合膜的拉伸强度；(f) 复合膜的断裂伸长率；(g) 复合膜的紫外阻隔性能；(h) 复合膜的水蒸气透过率（WVP）；(i) 4℃储存条件下不同薄膜包装猪肉的外观变化；(j) 4℃储存条件下不同薄膜包装猪肉的总挥发性盐基氮（TVB-N）含量变化；(k) 4℃储存条件下不同薄膜包装猪肉的总活菌数（TVC）变化；(l) 4℃储存条件下不同薄膜包装猪肉的 pH 值变化；(m) 4℃储存条件下不同薄膜包装猪肉的硫代巴比妥酸反应物（TBARS）含量变化；(n) 聚乙烯醇 / 马铃薯淀粉 - 碳点（PVA/PS-CDs）复合膜的合成工艺示意图