导读：蓝莓皮薄多汁、营养丰富，但运输中极易因机械损伤和微生物侵染变质，损耗率居高不下。该研究以聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为基材，负载天然抑菌成分柠檬醛（CIT），制备兼具缓冲减震与保鲜抑菌双重功能的静电纺丝水凝胶垫。通过调控配比与 pH，筛选出弹性、保水性、缓释性最优配方，结合多项表征验证材料结构与成分相互作用。模拟运输实验显示，该复合垫可显著降低蓝莓腐烂率，维持花青素含量、果肉硬度与抗氧化酶活性，为脆弱浆果绿色保鲜包装提供新方案。
研究背景（一）蓝莓产业价值与运输保鲜痛点
蓝莓作为高价值特色浆果，富含花青素、维生素等活性物质，兼具营养与保健功能，市场需求旺盛。但蓝莓果皮薄、果肉软、水分含量高，采后耐储性极差。尤其在长途运输中，振动、碰撞引发的机械损伤，加上高温高湿环境滋生的微生物，会导致蓝莓快速褐变、腐烂、软化，我国产区运输损耗常年超过 50%，严重制约产业效益与市场流通。因此，开发能兼顾缓冲防护与抑菌保鲜的包装材料，是蓝莓产业亟待解决的核心难题。
（二）现有包装材料的局限性
目前果蔬运输常用缓冲材料多为瓦楞纸、发泡塑料、海绵等，仅能提供基础减震作用，无保鲜功能，且发泡塑料难降解，存在环境隐患。而现有保鲜包装多侧重抑菌或乙烯清除，忽略运输机械损伤防护，难以适配蓝莓等脆弱浆果的需求。同时，化学保鲜剂存在残留风险，不符合绿色消费趋势；天然抑菌成分虽安全，但易挥发、稳定性差，难以长效发挥作用，亟需开发安全、高效、多功能复合包装材料。
（三）水凝胶材料与天然保鲜剂的应用潜力
水凝胶具有三维网络结构、高含水量、良好弹性与生物相容性，是理想的缓冲材料，且可作为载体负载活性成分，实现功能化改性。聚乙烯醇（PVA）成膜性好、稳定性高，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）可增强水凝胶弹性与保水性，二者复配能弥补单一水凝胶力学缺陷。柠檬醛作为香茅油主要成分，是广谱天然抑菌物质，安全无毒，能抑制多种果蔬致病菌，但其易挥发、难长效。将柠檬醛负载于 PVA-PVP 水凝胶中，有望实现缓冲与抑菌双重功能，为蓝莓运输保鲜提供新思路。
核心内容（一）复合水凝胶垫的制备与配方优化
作者团队以 PVA、PVP 为原料，通过冷冻 - 解冻法制备水凝胶，重点探究 PVA/PVP 配比与 pH 值对材料性能的影响。从力学性能、保水性、活性成分缓释性三大维度筛选最优配方，确定 PVA/PVP 质量比 10:4、pH 值 10 为最佳条件。该配比下的水凝胶弹性优异、恢复性强，能有效吸收振动冲击；同时具备高溶胀率、良好亲水性与均匀孔隙结构，为柠檬醛负载与缓释提供理想载体。随后将柠檬醛引入最优水凝胶，制备得到负载柠檬醛的复合水凝胶垫（CPPHP）。
（二）材料结构表征与保鲜效果验证
通过红外光谱、核磁共振、X 射线衍射、扫描电镜、原子力显微镜等多种表征手段，证实 PVA 与 PVP 通过氢键交联形成稳定网络，柠檬醛成功负载并通过分子间作用力与水凝胶结合，未破坏材料整体结构，还能增强网络稳定性。模拟运输实验设置五组对照：无运输组、无缓冲运输组、海绵缓冲运输组、普通水凝胶缓冲组、复合水凝胶垫组。结果显示，贮藏第 10 天，复合水凝胶垫组蓝莓腐烂率仅 18.88%，远低于无缓冲组（60.86%）与海绵组（50.86%）；同时花青素含量、果肉硬度、抗氧化酶活性显著高于对照组，有效延缓蓝莓衰老变质。研究证实，“复合水凝胶垫兼具缓冲与抑菌双重功效，可显著提升蓝莓运输保鲜效果”
亮点价值（一）科学价值
首次构建 PVA-PVP 基负载柠檬醛复合水凝胶垫，突破传统包装单一功能局限，实现缓冲减震 + 长效抑菌一体化，为多功能果蔬包装材料研发提供创新思路。
系统阐明配比、pH 对水凝胶结构与性能的调控机制，揭示柠檬醛与水凝胶的相互作用模式，明确材料稳定机制与缓释原理，丰富水凝胶功能化改性理论体系。
证实天然抑菌成分与水凝胶载体的协同作用，为其他天然活性物质在包装材料中的应用提供科学参考，推动绿色保鲜技术理论发展。
（二）应用价值
复合水凝胶垫原料易得、制备工艺简单、成本可控，且可完全生物降解，无化学残留，符合绿色包装理念，适配蓝莓、草莓等脆弱浆果运输场景。
既能减少运输机械损伤，又能长效抑制微生物繁殖，显著降低蓝莓损耗率，延长货架期，助力产业提质增效。
配方可灵活调整，可适配不同浆果保鲜需求，也可拓展至樱桃、葡萄等软质水果，应用范围广，产业化潜力大。
图文赏析图 1 聚乙烯醇 / 聚乙烯吡咯烷酮（PVA/PVP）配比及 pH 值对水凝胶力学性能的影响。
图 3 聚乙烯醇 / 聚乙烯吡咯烷酮（PVA/PVP）配比及 pH 值对缓释性能的影响
图 5 (A) 水凝胶的层级结构：(A) 水凝胶宏观形貌；(B) 微观结构扫描电镜（SEM）图像；(C、D) 水凝胶二维 / 三维原子力显微镜（AFM）纳米图像；(E) 聚合物链相互作用示意图；(F) 聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯醇 - 聚乙烯吡咯烷酮（PVA-PVP）、聚乙烯醇 - 聚乙烯吡咯烷酮 / 柠檬醛（PVA-PVP/CIT）水凝胶的碳元素分布；(G) 氮元素分布；(H) 氧元素分布。
图 6 蓝莓品质：腐烂率（A）、花青素含量（B）、硬度（C）、过氧化氢含量（D）
结论展望（一）研究总结
该研究针对蓝莓运输保鲜痛点，以 PVA、PVP 为基材，负载天然抑菌成分柠檬醛，成功制备兼具缓冲减震与抑菌保鲜双重功能的复合水凝胶垫。通过优化配比与 pH，筛选出性能最优配方，多种表征证实材料结构稳定、成分结合紧密。模拟运输实验表明，复合水凝胶垫可显著降低蓝莓腐烂率，维持营养品质与生理活性，解决传统包装功能单一、保鲜效果差的问题，为脆弱浆果绿色保鲜提供高效、安全、可降解的新方案。
（二）未来展望
后续研究可从多维度深化：一是优化柠檬醛负载量与缓释速率，延长保鲜有效期；二是引入其他天然活性成分（如精油、多酚），开发复合功能水凝胶，提升广谱抑菌与抗氧化能力；三是简化制备工艺，降低规模化生产成本，推动工业化生产；四是拓展应用场景，验证其在樱桃、杨梅等易腐水果及鲜切果蔬中的保鲜效果；五是探究复合水凝胶垫在实际冷链运输中的应用稳定性，为产业推广提供实践依据，助力果蔬采后保鲜技术绿色升级。
严雪瑞：沈阳农业大学食品学院教授，博士生导师。研究方向：农产品贮运保鲜、微生物资源挖掘和新资源食品研发。本研究受国家重点研发计划（2022YFD1600500）、辽宁省兴辽英才计划（XLYC2002053）、辽宁省自然科学基金（2024JH2/102500002）资助。https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2026.101746
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