葡萄（Vitis vinifera L.）是全球消费最广泛的水果之一，富含多种酚类化合物，尤其是花青素、儿茶素、黄酮类和原花青素等生物活性物质。这种经济价值高的水果具有显著的抗衰老和抗疲劳作用，还能预防心血管疾病（Al-Saif等人，2022年）。然而，作为一种非呼吸跃变型水果，葡萄在采后处理和运输过程中特别容易受到机械损伤和果实破损（Chen等人，2024a）。这些物理损伤通常会导致酶促褐变、品质下降和微生物腐败，主要由灰葡萄孢（B. cinerea）感染引起（Owoyemi等人，2022年；Zenoni等人，2023年）。因此，开发一种集机械缓冲和抗菌保护于一体的新型保存策略对于减少葡萄的采后损失至关重要。
据我们所知，已经有多种新型葡萄保存技术被研究，包括紫外线照射（He等人，2024年）、冷等离子体处理（Guo等人，2024b年）、臭氧处理（Wang等人，2024年）等。尽管这些技术在延长葡萄保存期方面效果不一，但它们通常操作繁琐，且在生物安全性和经济可持续性方面仍有很大的改进空间。最近的研究表明，改良气氛包装、涂层包装和缓冲包装等新型包装技术因方便性和显著的保存效果而成为延长葡萄保存期的有希望的解决方案。特别是改良气氛包装可以主动调节包装内的微环境（Tan等人，2025年），涂层包装也表现出良好的抗菌性能（Wang等人，2023a）。然而，大多数这些包装技术在防止葡萄机械损伤方面保护效果不足。幸运的是，缓冲包装具有独特的压缩弹性和优异的吸能能力，能有效降低食物对机械应力的敏感性（Zhou等人，2021年）。然而，目前的缓冲材料大多基于石油，其有限的降解性对生态环境构成了挑战（Magdziarz等人，2020年）。因此，开发可降解的缓冲包装材料用于葡萄保存已成为研究重点。
在可持续包装需求不断增长的背景下，基于生物的气凝胶因其可生物降解性和弹性特性而被视为有前途的缓冲包装材料候选者（Li等人，2025b）。基于生物的气凝胶具有发达的三维多孔网络，具有超低密度、高比表面积、可调孔隙率和优异的热绝缘性能（Ge等人，2025年）。据报道，已经有多种生物聚合物（如木质素、壳聚糖和纤维素）被用于气凝胶的制备。基于木质素的气凝胶具有优异的生物降解性和生物活性，但其结构复杂性和低结晶度给控制制备和后续加工带来了挑战（Bian等人，2024年）。壳聚糖气凝胶在葡萄保存中表现出出色的抗菌性能，但其吸湿性和热不稳定性常导致结构塌陷，限制了实际应用（Zhou等人，2024年）。相比之下，纤维素气凝胶因其卓越的结构完整性和多功能性而成为缓冲包装应用的特别有前途的候选者（Yadav等人，2021年）。它们可调的孔隙率、生物相容性和完全的可生物降解性使其成为替代石油基资源的高价值功能应用的领先候选者。然而，纤维素气凝胶缺乏抗菌活性是一个关键限制，阻碍了其在食品包装中的实际应用（Cao等人，2025年）。因此，开发具有增强抗菌性能的新型纤维素气凝胶基复合缓冲材料对于提高保存效果、保持品质和安全性至关重要。
研究表明，金属氧化物、石墨烯衍生物和金属有机框架（MOFs）等抗菌材料可以通过不同的机制有效增强食品保存材料的抗菌效果。金属氧化物具有优异的化学稳定性和显著的抗菌效果，但其应用受到相对较窄的抗菌谱和较高生产成本的限制（Mudigonda等人，2024年）。基于石墨烯的材料具有极高的比表面积，增强了与微生物的接触，从而提高了抗菌效率。然而，其复杂的合成工艺和可扩展性挑战显著限制了工业化生产（Zhang等人，2024a）。相比之下，MOFs因其独特的性能组合（包括超高孔隙率、优异的热稳定性和出色的抗菌性能以及环境兼容性）而受到越来越多的关注（Zhang等人，2024c）。作为一类混合多孔材料，MOFs是通过金属离子与有机连接剂的配位形成的晶体网络（Bian等人，2018年）。在各种MOF结构中，由锌离子（Zn2+）与2-甲基咪唑（2-MIM）配体配位形成的沸石咪唑框架-8（ZIF-8）表现出特别出色的抗菌性能（Zhang等人，2024b）。ZIF-8中的强配位键使其具有优异的结构稳定性，特别适合开发先进的抗菌材料（Sahu等人，2025年）。然而，据我们所知，MOF-纤维素复合气凝胶在食品缓冲包装中的实际应用仍然有限。
本研究旨在通过将ZIF-8原位生长在细菌纤维素（BC）气凝胶上来制备一种新型的抗菌和可降解的BC/MOF复合气凝胶缓冲包装，以保护葡萄免受机械损伤和微生物感染。气凝胶的整个制备和应用过程如图1所示。对BC/MOF复合气凝胶的微观结构、机械性能、疏水性和热稳定性进行了全面表征。在葡萄保存过程中，通过测量外观、可滴定酸度、黄酮含量和氧化酶活性来评估其保鲜效果。此外，还通过控制实验系统评估了BC/MOF复合气凝胶对灰葡萄孢（B. cinerea）的抑制效果。本研究开发了一种可降解的纤维素基气凝胶缓冲材料，展示了保鲜包装技术的重大进步。
