作者: Lihui Zhang, Min Zhang, Arun S. Mujumdar, Yamei Ma
机构: 江南大学食品科学与技术国家重点实验室
发表期刊: Food Chemistry
发表时间: 2023年9月16日（收到文章），2023年11月26日（修订文章），2023年11月29日（接受文章）
黄瓜（Cucumis sativus L.）是一种非更年性水果，作为新鲜食品在全球范围内受到高度重视。黄瓜的水分含量高达96%，在供应链过程中易受到组织萎缩、软化和腐败等影响，导致其质量下降。采后运输是黄瓜分配的必要步骤，但也是黄瓜品质退化的主要因素。研究表明，供应链中大约有10-30%的黄瓜损失与运输过程中的损坏有关。
乙烯是一种由水果和蔬菜通过呼吸释放的气体，它能加速水果的成熟，导致过熟甚至腐烂，最终降低水果的储存寿命。解决采后水果和蔬菜运输过程中产生的萎缩问题迫在眉睫。
纳米ZnO光催化技术因其安全、无毒、经济和环境保护以及化学性质稳定而备受关注。ZnO纳米颗粒的带隙宽度为3.37eV，能够吸收波长小于387nm的紫外光。通过对ZnO的改性可以提高其光催化活性，从而扩大其在果蔬储存和保鲜领域的应用潜力。
涂层常用于作为被动和非活性的屏障，以防止化学和机械力对农产品的有害影响。此外，涂层可以控制水分、氧气、二氧化碳和乙烯的传递，减少机械损伤，维持新鲜农产品的结构完整性。
本研究的目的是开发一种响应光动态技术的新型光催化涂层，旨在通过光降解乙烯来缓解采后黄瓜在供应链中的萎缩。研究主要分为以下几个部分： 1. 准备和表征CDs/ZnO复合材料。 2. 探讨紫外光响应光催化（CDs/ZnO）涂层对模拟运输后黄瓜储存萎缩特性的影响。 3. 评价紫外光响应光催化（CDs/ZnO）涂层缓解黄瓜萎缩特性的能力及其潜在的调控机制。
材料与方法
材料: 从中国无锡的当地超市购买黄瓜（Cucumis sativus L. cv. ‘Tony 102’）。肖邦市白马科技有限公司和上海泰坦科技有限公司提供纳米氧化锌（ZnO）和抗坏血酸等实验试剂。
CDs的制备: 在含10%（w/w）抗坏血酸的去离子水中进行水热反应，反应温度为200°C，时间为3小时，随后冷却、离心和过滤后，进行透析和冻干。
CDs/ZnO复合材料的制备: 搅拌不同浓度的CDs溶液（1%，2%，4%）和4%的ZnO溶液，然后在200°C水热反应2小时，接着冷却、离心、洗涤和冻干。
CDs, ZnO和CDs/ZnO复合材料的表征: 使用纳米粒度分析仪、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）和紫外-可见吸收光谱仪进行粒度和形貌分析。
乙烯的光降解: 将涂有1g ZnO或CDs/ZnO的片子放入光催化反应器，测定在紫外光照下乙烯浓度的变化。
CDs/ZnO-PUL/AP涂层的制备: 根据不同浓度的PUL和AP配比（10:0到0:10），制备涂层溶液。
涂层溶液的粘附性能测定: 使用染色的涂层溶液检测其在不同表面（如玻璃和聚四氟乙烯板）上的粘附能力。
采后处理、模拟运输和储存: 将涂层处理后的黄瓜与未涂层组对比，分别在9°C和90%相对湿度下储存25天，期间定期检测呼吸速率、乙烯浓度、硬度和重量损失等指标，对其进行微观形貌观察分析。
CDs, ZnO和CDs/ZnO复合材料表征: CDs粒度较小为6.42nm，ZnO呈现立方晶体形貌，粒度为34-44nm，CDs/ZnO表现出核-壳纳米结构，粒度为21-28nm，FTIR和XRD结果表明CDs和ZnO在CDs/ZnO复合材料中相互结合良好。
乙烯光降解实验: CDs/ZnO复合材料在紫外光照下表现出优异的乙烯降解效果，CDs的适量添加能够有效延长光生成载流子的寿命，提高光催化性能，最佳添加量为2%（CDs/ZnO-2）。
涂层溶液的粘附性能: Pul/Ap-3涂层在玻璃和聚四氟乙烯表面显示出较好的粘附性能，选择Pul/Ap-3进行后续实验。
黄瓜萎缩特性调控:
本研究成功开发了以CDs/ZnO为主要成分的光催化涂层，具有显著的光催化降解乙烯能力，能够有效缓解黄瓜在采后运输中的萎缩问题。研究结果表明，UV-CDs/ZnO涂层有望在未来水果保鲜领域中得到应用。
本研究为纳米光催化技术在果蔬保鲜领域的应用提供了创新思路和实验数据支持，加强了人们对新型光催化材料的理解及开发，并在实际应用中展现出了广泛的潜力。