本研究旨在制備出含有Zataria multiflora(ZEO)和氧化鋅納米粒子(ZnO)的乙基纖維素(ECL)/聚己內酯(PCL)/明膠(GEL)電紡納米纖維,為食品包裝提供合適的基材。將ECL/PCL/GEL分別與濃度為10、20、30和50wt%的ZEO以及濃度為3wt%的ZnO混合。ECL/PCL/GEL/ZEO/ZnO納米纖維具有均勻的形態,其平均直徑范圍為361.85±18.7至467.33±14.50nm,熱穩定性得以增強。與其他納米纖維相比,ECL/PCL/GEL/ZEO/ZnO納米纖維的力學參數最高,如楊氏模量(437.49±18)、拉伸強度(7.88±0.7)、斷裂伸長率(5.02±0.6)和水接觸角(61.13±0.5)。所有納米纖維在48和72h內的細胞活性均在80%以上。此外,含有50%ZEO和3%ZnO的ECL/PCL/GEL顯示出最高的抗氧化活性(34.61±1.98%)以及對點青霉和黑曲霉的抗真菌特性。總體而言,重量比為20:70:10,摻入30%ZEO和3%ZnO的ECL/PCL/GEL納米纖維具有最佳的機械、抗氧化和抗菌性能以及熱穩定性。
圖1.ECL70/PCL10/GEL20(a)和ECL70/PCL20/GEL10(b)的SEM圖像以及纖維直徑分布和平均纖維直徑:ZEO:Zataria multiflora精油,ZnO:氧化鋅納米粒子,PCL:聚己內酯,GEL:明膠,ECL:乙基纖維素。
圖2.ECL70/PCL20/GEL10/ZEO10/ZnO3(c)、ECL70/PCL20/GEL10/ZEO20/ZnO3(d)、ECL70/PCL20/GEL10/ZEO30/ZnO3(e)和ECL70/PCL20/GEL10/ZEO50/ZnO3(f)的SEM圖像以及纖維直徑分布和平均纖維直徑:ZEO:Zataria multiflora精油,ZnO:氧化鋅納米粒子,PCL:聚己內酯,GEL:明膠,ECL:乙基纖維素。
圖3.a)納米纖維樣品的傅立葉變換紅外光譜;b)ECL、PCL和GEL的分子結構以及ECL-PCL和ECL-GEL-PCL之間可能的氫鍵:ZEO:Zataria multiflora精油,ZnO:氧化鋅納米粒子,PCL:聚己內酯,GEL:明膠,ECL:乙基纖維素。
圖4.ECL、ECL70/PCL20/GEL10和ECL70/PCL20/GEL10/ZEO/ZnO的TGA曲線:ZEO:Zataria multiflora精油,ZnO:氧化鋅納米粒子,PCL:聚己內酯,GEL:明膠,ECL:乙基纖維素。
圖5.ECL70/PCL10/GEL20(A)、ECL70/PCL20/GEL10(B)和ECL70/PCL20/GEL10/ZEO/ZnO(C)的水接觸角:ZEO:Zataria multiflora精油,ZnO:氧化鋅納米粒子,PCL:聚己內酯,GEL:明膠,ECL:乙基纖維素。
圖6.ECL70/PCL20/GEL10(A)、ECL70/PCL20/GEL10/ZEO10/ZnO(B)、ECL70/PCL20/GEL10/ZEO20/ZnO(C)、ECL70/PCL20/GEL10/ZEO30/ZnO(D)和ECL70/PCL20/GEL10/ZEO50/ZnO(E)電紡納米纖維樣品的抗氧化活性。不同的字母表示顯著性差異(p<0.05):ZEO:Zataria multiflora精油,ZnO:氧化鋅納米粒子,PCL:聚己內酯,GEL:明膠,ECL:乙基纖維素。
圖7.電紡納米纖維樣品的生物相容性。不同的小寫字母和大寫字母分別表示同一時間點和對應時間段內的顯著性差異(p<0.05)。ZEO:Zataria multiflora精油,ZnO:氧化鋅納米粒子,PCL:聚己內酯,GEL:明膠,ECL:乙基纖維素。
圖8.ECL70/PCL20/GEL10(對照)、ECL70/PCL20/GEL10/ZEO10/ZnO3(S1)、ECL70/PCL20/GEL10/ZEO20/ZnO3(S2)、ECL70/PCL20/GEL10/ZEO30/ZnO3(S3)和ECL70/PCL20/GEL10/ZEO50/ZnO3(S4)納米纖維對點青霉和黑曲霉的抗菌活性。ZEO:Zataria multiflora精油,ZnO:氧化鋅納米粒子,PCL:聚己內酯,GEL:明膠,ECL:乙基纖維素。