具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种玉米醇溶蛋白/多酚/纳米氧化锌复合纤维膜及其制备方法，具体包括如下步骤：

(1)将玉米醇溶蛋白溶解于乙酸水溶液中，然后加入明胶混合均匀，得到玉米醇溶蛋白溶液；

乙酸水溶液中乙酸与水的质量比为8:2；玉米醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量体积比为1g/10mL，明胶与玉米醇溶蛋白的质量比为(1～5):(5～9)；

(2)向上述玉米醇溶蛋白溶液中添加多酚，然后加热搅拌，得到玉米/多酚溶液；

多酚为为阿魏酸、槲皮素、没食子酸或原花青素；多酚的质量分数为5～15％；加热温度为42℃，搅拌的时间为30min、搅拌转速为400r/min

(3)向上述玉米/多酚溶液中添加纳米氧化锌，并经超声处理，得到静电纺丝液；纳米氧化锌的质量分数为5％，超声温度为42℃，时间为30min；

(4)将静电纺丝液进行静电纺丝处理，得到带有纤维的滤纸，经烘干得到玉米醇溶蛋白/多酚/纳米氧化锌复合纤维膜；

静电纺丝处理具体为，将上述静电纺丝液抽入注射器中，在滚筒收集装置铺设接受纸，设置注射器针头与接收纸水平距离为13cm，然后在温度为20±2℃、湿度为50±2％、灌注速度为1.0mL/h的条件下进行静电纺丝；注射器规格为10mL，带有20G规格不锈钢针头，针头的内径为0.6mm，针管长为13mm；接收纸为硅油纸；

烘干的温度为40℃，时间为12h，压强为1.02×10⁶Pa。

实施例1

本发明实施例1公开了一种玉米醇溶蛋白/多酚/纳米氧化锌复合纤维膜及其制备方法，具体包括如下步骤：

(1)将玉米醇溶蛋白溶解于乙酸水溶液中，然后加入明胶混合均匀，得到玉米醇溶蛋白溶液；

乙酸水溶液中乙酸与水的质量比为8:2；玉米醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量体积比为1g/10mL，明胶与玉米醇溶蛋白的质量比为4:9；

(2)向上述玉米醇溶蛋白溶液中添加原花青素，使原花青素质量分数为10％，然后加热至42℃搅拌30min，得到玉米/多酚溶液；搅拌转速为400r/min；

(3)向上述玉米/多酚溶液中添加纳米氧化锌，并经超声处理，得到静电纺丝液；纳米氧化锌的质量分数为5％，超声温度为42℃，时间为30min；

(4)将静电纺丝液进行静电纺丝处理，得到带有纤维的滤纸，经烘干得到玉米醇溶蛋白/多酚/纳米氧化锌复合纤维膜；

静电纺丝处理具体为，将上述静电纺丝液抽入注射器中，在滚筒收集装置铺设接受纸，设置注射器针头与接收纸水平距离为13cm，然后在温度为20±2℃、湿度为50±2％、灌注速度为1.0mL/h的条件下进行静电纺丝；注射器规格为10mL，带有20G规格不锈钢针头，针头的内径为0.6mm，针管长为13mm；接收纸为硅油纸；

烘干的温度为40℃，时间为12h，压强为1.02×10⁶Pa。

实施例2

本发明实施例2公开了一种玉米醇溶蛋白/多酚/纳米氧化锌复合纤维膜及其制备方法，具体包括如下步骤：

(1)将玉米醇溶蛋白溶解于乙酸水溶液中，然后加入明胶混合均匀，得到玉米醇溶蛋白溶液；

乙酸水溶液中乙酸与水的质量比为8:2；玉米醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量体积比为1g/10mL，明胶与玉米醇溶蛋白的质量比为4:6；

(2)向上述玉米醇溶蛋白溶液中添加没食子酸，使没食子酸的质量百分数为15％，然后加热至42℃搅拌30min，得到玉米/多酚溶液；搅拌转速为400r/min；

(3)向上述玉米/多酚溶液中添加纳米氧化锌，并经超声处理，得到静电纺丝液；纳米氧化锌的质量分数为5％，超声温度为42℃，时间为30min；

(4)将静电纺丝液进行静电纺丝处理，得到带有纤维的滤纸，经烘干得到玉米醇溶蛋白/多酚/纳米氧化锌复合纤维膜；

静电纺丝处理具体为，将上述静电纺丝液抽入注射器中，在滚筒收集装置铺设接受纸，设置注射器针头与接收纸水平距离为13cm，然后在温度为20±2℃、湿度为50±2％、灌注速度为1.0mL/h的条件下进行静电纺丝；注射器规格为10mL，带有20G规格不锈钢针头，针头的内径为0.6mm，针管长为13mm；接收纸为硅油纸；

烘干的温度为40℃，时间为12h，压强为1.02×10⁶Pa。

对比例1

本发明对比例1与实施例1区别仅在于将步骤(2)和步骤(3)省略，其他步骤和技术参数相同。

对比例2

本发明对比例2与实施例1区别仅在于将步骤(2)省略，其他步骤和技术参数相同。

对比例3

本发明对比例3与实施例1区别仅在于将步骤(3)省略，其他步骤和技术参数相同。

对比例4

本发明对比例4和实施例2区别仅在于将步骤(3)省略，其他步骤和技术参数相同。

效果验证

1、纤维膜扫描电子显微镜表征

采用美国FEI公司FEG250型扫描电子显微镜(SEM)对实施例1～2和对比例1～4得到的复合纤维进行表观形貌表征，观察纤维形状、粗细以及有无粘连现象，测试电压为10kV，扫描前将需分析的样品喷金处理。得到结果如图1所示，其中a对应对比例1、b对应对比例2、c对应对比例3、d对应实施例1、e对应对比例4、f对应实施例2。

利用微观粒径测试软件，计数并作图得到的实施例1～2和对比例1～4产物的纤维直径分布正态分布图，如图2所示。其中ZE/GE对应对比例1、ZE/GE-ZnO对应对比例2、PC10％对应对比例3、PC10％-ZnO对应实施例1、GA15％对应对比例4、GA15％-ZnO对应实施例2。

由图1～2结果可以得知，复合纤维整体粗细均匀、表面光滑、根根分明，且纳米氧化锌加入以后，纤维形貌没有明显变化，说明纳米氧化锌在玉米蛋白质基体中分散均匀，没有破坏其内部结构。但是，肉眼可以观察到b、d、f的纤维同比a、c、e纤维略粗，通过作图发现加入纳米氧化锌后，纤维直径均有不同程度地变大，特别是PC10％-ZnO，纤维直径主要分布在600～800nm之间，且直径范围变宽，比PC10％的纤维直径(400～600nm)平均增加200nm。这可能是由于加入纳米氧化锌后，静电力减弱，从而产生粗细分布不均且较粗的纤维。

2、纤维膜红外光谱分析

采用溴化钾压片的方法，使用NicoletiN10MX型红外测试仪对实施例1～2和对比例1～4得到的产物进行红外扫描测试，扫描范围为4000-400cm^-1，得到的结果如图3所示，其中ZE/GE对应对比例1、ZE/GE-ZnO对应对比例2、PC10％对应对比例3、PC10％-ZnO对应实施例1、GA15％对应对比例4、GA15％-ZnO对应实施例2。

由上述结果可以得知波长为3296cm^-1处对应酰胺A上的N-H和O-H伸缩振动峰，2957cm^-1处吸收峰归因于酰胺B上的C-H伸缩振动。1650、1543和1261cm^-1处的吸收峰分别与酰胺I的C＝O伸缩、酰胺II的N-H变形和C-N伸缩以及酰胺III带C-N和N-H基团平面的振动有关。从图中可以看出，加入纳米氧化锌的玉米蛋白质基体在667cm^-1出现了新的吸收峰，这是由金属-氧化合键(M-O)引起的，表明了纳米氧化锌的存在。

3、纤维膜接触角测试

将实施例1～2和对比例1～4得到的产物放置在温度为60℃烘箱中干燥1h后进行接触角测试，利用坐滴法进行静态接触角测量，液滴大小为1μL，录像截图，并使用EllipseFitting法测定接触角的数值。得到结果如图4所示，展示了添加纳米氧化锌前后玉米蛋白质纳米纤维膜的接触角，其中ZE/GE对应对比例1、ZE/GE-ZnO对应对比例2、PC10％对应对比例3、PC10％-ZnO对应实施例1、GA15％对应对比例4、GA15％-ZnO对应实施例2。

由上述结果可以得知，ZE/GE-ZnO>ZE/GE、PC10％-ZnO>PC10％、GA15％-ZnO>GA15％，即说明加入纳米氧化锌比不加纳米氧化锌纤维膜的接触角略大，特别是PC10％-ZnO的接触角达到了140°，疏水性较强，表明了纳米氧化锌的引入可以适当增强纤维膜的疏水性，有利于其对食物的包裹。

4、纤维膜抗氧化性测试

取实施例1～2和对比例1～4得到的产物，采用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基法测定了的抗氧化活性(％AA)。简单地说，首先将10mg纤维膜溶解在10ml80％的乙酸水溶液中。将100微升样品溶液分别与3mlDPPH(0.1mM甲醇溶液)在黑暗中反应30分钟。紫外分光光度法在516nm处记录吸光度，％AA表示如下:

其中，A_control和A_sample是DPPH溶液在没有和有样品溶液时的吸光度值。测量一式三份，得到的结果如下表1所示。ZE/GE对应对比例1、ZE/GE-ZnO对应对比例2、PC10％对应对比例3、PC10％-ZnO对应实施例1、GA15％对应对比例4、GA15％-ZnO对应实施例2。

表1

由上述结果可以得知，添加纳米氧化锌的纯蛋白质纤维膜(ZE/GE-ZnO)的抗氧化值比不添加纳米氧化锌的蛋白质膜(ZE/GE)增大了22.43％，抗氧化性有了明显的提高。但是，含有多酚的纤维膜加入纳米氧化锌后其抗氧化值反而降低了，这可能是纳米氧化锌与多酚在抗氧化性方面存在不协同作用造成的。但是总体而言，纳米氧化锌没有很大程度的削弱纤维膜的抗氧化性，例如GA15％-ZnO的抗氧化值为79.7％，远远高于纯的玉米蛋白基纤维膜(7.67％)。

5、车厘子的感官评价

分别利用实施例1～2和对比例1～4得到的产物对车厘子进行了包裹，通过数码照片直观的看到车厘子的表观现象，直观观察车厘子随时间的表观变化，得到结果如5图所示。其中，Control代表不进行包裹，ZE/GE对应对比例1、ZE/GE-ZnO对应对比例2、PC10％对应对比例3、PC10％-ZnO对应实施例1、GA15％对应对比例4、GA15％-ZnO对应实施例2。

由上述结果可以得知包裹前的车厘子果皮光滑、圆润透红、果实饱满，随着时间的变化，车厘子的果皮出现褶皱，且颜色暗沉。加入纳米氧化锌后，车厘子表观整体向好，肉眼可见。到第12天时，未被包裹的空白样已经完全褶皱发黑，但是被纤维膜包裹的车厘子表皮还能看到光滑之处，特别是加入纳米氧化锌以后，车厘子还有些许泛红，如被PC10％-ZnO包裹的车厘子。说明纳米氧化锌对车厘子的保鲜作用很明显。

6、食物失重性测试

分别利用实施例1～2和对比例1～4得到的产物对车厘子进行了包裹，然后每隔一段时间，用电子天平对车厘子进行称重记录，得到结果如下表2所示。其中，Control代表不进行包裹，ZE/GE对应对比例1、ZE/GE-ZnO对应对比例2、PC10％对应对比例3、PC10％-ZnO对应实施例1、GA15％对应对比例4、GA15％-ZnO对应实施例2。

表2

由上述结果可以得知，随着时间的延长，所有车厘子的质量损失率都增大，反映了其内部的水分流失。但是，当纤维膜加入纳米氧化锌后，包裹的车厘子质量损失减少，特别是GA15％-ZnO包裹的车厘子，到第11天，其质量损失率为29.33％，比未包裹车厘子的质量损失率少9.36％，比未添加纳米氧化锌的GA15％膜少1.09％，表明了纳米氧化锌的加入可以一定程度减少车厘子的水分流失，锁住水分，减缓衰老。

7、食物硬度测试

果实硬度指果实单位面积上承受的压力，它是反映果实品质的重要指标之一。测量前，将硬度计调零，并将车厘子放置在一个平整桌面。测量时，使硬度计垂直于被测车厘子表面，在均匀力的作用下将压头压入水果内，此时指针开始旋转，当压到压头刻线时停止，此时指针指的刻度值即为所测的硬度值。分别利用实施例1～2和对比例1～4得到的产物对车厘子进行了包裹，测试包裹前：刚刚购买的新鲜车厘子，平均硬度为4.8kg/cm²，包裹后：车厘子完全衰败后的硬度。得到结果如下表3所示。其中，Control代表不进行包裹，ZE/GE对应对比例1、ZE/GE-ZnO对应对比例2、PC10％对应对比例3、PC10％-ZnO对应实施例1、GA15％对应对比例4、GA15％-ZnO对应实施例2。

表3

由上述结果可以得知，未被包裹的车厘子在衰败以后，硬度值仅为1.89kg/cm²，比测试前减少了60.62％，在纯玉米蛋白复合膜的基础上加入纳米氧化锌以后，车厘子的硬度为2.4kg/cm²，比不加纳米氧化锌包裹的车厘子硬度增加了10.62％。当纳米氧化锌引入含有多酚的玉米蛋白膜中，车厘子的硬度减小更低，如PC10％-ZnO硬度值只减小了21.83％，GA15％-ZnO减小了21.18％，比PC10％和GA15％的硬度值分别大4.82％和9.72％。这说明了纳米氧化锌的引入可以不同程度的改善包裹的车厘子的果实硬度，阻止软化。

8、食品呼吸强度与腐烂行为分析

分别利用实施例1～2和对比例1～4得到的产物对车厘子进行了包裹，然后进行食物呼吸强度测试得到结果如图6所示，进行食物乙烯值测定，得到结果如图7所示。其中，Control代表不进行包裹，ZE/GE对应对比例1、ZE/GE-ZnO对应对比例2、PC10％对应对比例3、PC10％-ZnO对应实施例1、GA15％对应对比例4、GA15％-ZnO对应实施例2

食物呼吸强度测试：采用气体分析仪测定车厘子在固定体积、固定包装袋中密闭保存1.5小时后的CO2体积百分比，定量分析车厘子的呼吸强度，以表征食物的生命特征。

食物乙烯值测定：采用F-900乙烯测量仪(美国Felix公司)来测定在固定体积、固定包装袋中密闭保存1.5小时后在固定容器释放的乙烯体积。

由上述结果可以得知，随着时间的延长，所有车厘子样品的CO²释放量逐渐减少，呼吸强度减弱，未被包裹的车厘子在放置第7天的时候，CO²释放量几乎为0。当纤维膜加入纳米氧化性以后，在同一时间内，CO²释放量比不添加纳米氧化锌包裹的车厘子的CO²释放量增多，如ZE/GE-ZnO>ZE/GE、PC10％-ZnO>PC10％、GA15％-ZnO>GA15％,表明了纳米氧化锌对车厘子呼吸强度减缓的促进作用。特别是第11天的时候，被PC10％-ZnO和GA15％-ZnO包裹的车厘子仍有CO2释放，而其他车厘子均检测不到。

乙烯释放曲线呈现先上升再下降的趋势，到第6天前后，车厘子的乙烯释放量达到最大值，表明此时的车厘子已经是最成熟的阶段。后期，乙烯释放量减少，车厘子开始衰败。可以发现，加入纳米氧化锌比不加纳米氧化锌纤维膜包裹的车厘子乙烯释放量更少，特别是GA15％-ZnO包裹的车厘子，在整个观察期，乙烯释放量均最少，表明纳米氧化锌的加入减缓了车厘子的的衰老，解释了其保鲜作用。

9、纤维膜抗菌性测试

选取Botrytiscinerea菌种，分别观察实施例1～2和对比例1～4制备得到的产物对该菌种的抑制情况，具体情况展示在图8所示。其中，Control代表不进行包裹，ZE/GE对应对比例1、ZE/GE-ZnO对应对比例2、PC10％对应对比例3、PC10％-ZnO对应实施例1、GA15％对应对比例4、GA15％-ZnO对应实施例2。

具体采用两种方法进行食物抗菌性表征：

(1)滤纸片法采用75％乙醇灭菌的方法对纤维膜进行灭菌处理。将灰霉菌(Botrytiscinerea)在稍寒冷环境下培养一定时间，促进Botrytiscinerea产出孢子后，向产孢子的培养皿中加入5ml含0.05％吐温的无菌水，静置五分钟后用涂布棒轻轻将孢子刮下，再静置五分钟，将孢子悬浮液用纱布过滤到瓶中准备下一步实验。在马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基滴入300μL灰霉孢子悬浮液并涂匀晾干，在中部放入75％乙醇灭菌处理后的3×3cm大小的纤维膜。所有平板于25℃室温下培养7天，观察记录Botrytiscinerea生长情况。

(2)生长速率法采用75％乙醇灭菌的方法对纤维膜进行灭菌处理。将灭菌等处理后的5×5cm膜片放入PDA培养基中部。取直径5mm的长势均匀的Botrytiscinerea菌饼，置于膜片上。空白对照组直接在培养基中央接种菌饼。所有平板于25℃室温下培养7天，观察记录Botrytiscinerea生长情况。

由上述结果可以得知，实验由于Botrytiscinerea菌种在不同纤维膜表面的增长速度不同，其菌饼面积也显现出了差异。在第3天和第4天的时候，没有添加任何纤维膜的对照组，其菌饼面积分别达到了50％和87％，菌种扩散速度很快。而带有纤维膜的培养基上，菌种面积有不同程度的下降。加入没食子酸和原花青素的纤维膜在第四天的时候，菌饼面积分别为23％和59％，说明了多酚的引入对菌种的抑制作用。特别是在引入纳米氧化锌之后，菌种面积进一步减小，PC10％-ZnO在第4天的时候，菌饼面积仅扩散为2％，极大地抑制了Botrytiscinerea菌丝的增长。到第9天的时候，不加纳米氧化锌纤维膜的培养基上，菌种面积很大，细菌几乎蔓延到整个培养基上。而从图中可以看出PC10％-ZnO的菌圈依然很小，说明其对Botrytiscinerea菌丝的抑制作用很强。

其中采用的实验材料如表4所示，采用实验仪器如下表5所示。

表4

表5

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。