【摘 要】
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水果和蔬菜富含微量营养素和抗氧化剂等营养成分,是我们日常饮食中不可缺少的一部分。随着人们生活节奏的加快,鲜切果蔬的需求量不断扩大。但是,由于鲜切果蔬加工后暴露的外表面富含营养物质适合微生物繁殖,因此,由微生物污染鲜切果蔬导致的食源性疾病病例也随之增加。传统的杀菌方法大多存在有毒物质残留、破坏食物营养成分等缺点。光动力杀菌是一种安全高效的冷杀菌方法,能够有效克服传统杀菌方法的缺点。但传统光敏剂卟啉分
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水果和蔬菜富含微量营养素和抗氧化剂等营养成分,是我们日常饮食中不可缺少的一部分。随着人们生活节奏的加快,鲜切果蔬的需求量不断扩大。但是,由于鲜切果蔬加工后暴露的外表面富含营养物质适合微生物繁殖,因此,由微生物污染鲜切果蔬导致的食源性疾病病例也随之增加。传统的杀菌方法大多存在有毒物质残留、破坏食物营养成分等缺点。光动力杀菌是一种安全高效的冷杀菌方法,能够有效克服传统杀菌方法的缺点。但传统光敏剂卟啉分子在激发态容易自淬灭从而降低杀菌效果。卟啉金属有机骨架（Metal-organic frameworks,MOFs）是一类以卟啉或金属卟啉作为有机桥联配体与金属离子/簇通过配位键形成的多孔材料,可有效避免卟啉在激发态下的自淬灭。本论文旨在研究新型光敏剂卟啉MOFs的拓扑结构对光动力杀菌性能的影响,并将其制备成复合抗菌膜用于鲜切水果抗菌。主要研究结果如下:（1）揭示了锆基卟啉MOFs的拓扑结构与其光动力过程中产生单线态氧能力之间的关系。选择四种不同拓扑结构（ftw,csq,shp和she）的锆基卟啉MOFs（MOF-525,MOF-545,PCN-223和PCN-224）作为模型,研究了MOFs的拓扑结构对单线态氧产生能力的影响。通过粉末X射线衍射、透射电镜、扫描电镜表征证明了四种MOFs的成功制备。在水中产生单线态氧能力的顺序为MOF-545>MOF-525>PCN-224>PCN-223。通过对MOFs的拓扑结构分析,Zr4+上不同的配位基团会导致拓扑结构具有多样性,从而影响MOFs结构中卟啉活性位点间的距离和孔径。卟啉MOFs结构中每个Zr6O8簇连接的卟啉分子数越多、孔径越大、卟啉活性位点距离越远,越有利于单线态氧产生,为下一步光动力杀菌研究提供了理论指导。（2）进一步揭示了锆基卟啉MOFs的拓扑结构与其光动力杀菌性能之间的关系。通过细菌体内单线态氧荧光染色、细菌外部形貌变化及平板涂布法比较了材料的光动力杀菌效果。四种材料光动力杀菌效果与单线态氧产生能力顺序一致（MOF-545>MOF-525>PCN-224>PCN-223）。当MOF-545的浓度在0.1 mg m L-1时,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率分别可达99.7%、99.8%。由于在光动力杀菌过程中单线态氧是细菌致死的主要原因,卟啉MOFs的拓扑结构通过影响单线态氧的产生进而影响光动力杀菌效果。以上研究为设计合成新型具有优异光动力杀菌性能的MOFs作为光敏剂提供了指导。（3）制备了MOF-545与聚己内酯（PCL）共混的可降解复合抗菌膜,并用于鲜切苹果的抗菌。以PCL作为成膜基质,与具有最优杀菌性能的MOF-545混合制备不同MOF-545含量（3、5和10 wt%）的抗菌膜。对膜的拉伸性能、亲水性及微观形貌进行了表征,并考察了不同MOF-545含量抗菌膜的光动力杀菌性能。PCL/MOF-545（10%）抗菌膜在光照条件下,可达到最优抗菌效果。将其用于包覆苹果,白光LED灯(100 m W cm-2)光照10 min,有效杀灭鲜切苹果中96.0%的微生物。苹果中无锆离子检出且膜中的MOF-545在使用后能保持稳定结构,证明该抗菌膜在7天内具有良好的稳定性。将MOF-545与PCL混合制备成可降解复合抗菌膜应用于水果抗菌,拓宽了具有光动力杀菌性能的卟啉MOFs在食品领域的应用,为保障食品安全提供了一种高效、环保的杀菌方法。
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