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廣西大學(xué)林寶鳳教授團(tuán)隊(duì) IJBM：多功能可降解海綿一攬子解決生鮮水果貯運(yùn)過程中機(jī)械損傷、果汁浸漬和細(xì)菌滋生的問題

2024-11-06 來源：高分子科技

每年果蔬在運(yùn)輸過程會因?yàn)榭呐龅鹊葯C(jī)械損傷造成大量的食物浪費(fèi)，通常選用聚乙烯發(fā)泡綿（EPE）、瓦楞紙等材料降低運(yùn)輸過程中水果的損傷。然而傳統(tǒng)的塑料包裝材料缺乏吸水性和抗菌性，潮濕環(huán)境易造成細(xì)菌滋生，且由于無法降解會造成環(huán)境污染。相較于EPE，瓦楞紙材料雖有更好的透氣性，但同樣缺乏抗菌性能，無法通過抑制細(xì)菌滋生延緩水果腐爛。因此，開發(fā)研究能有效解決生鮮水果貯運(yùn)過程中機(jī)械損傷、果汁浸漬和細(xì)菌滋生等問題的具有三效一體的可降解包裝材料具有重要意義。

近日，廣西大學(xué)林寶鳳教授團(tuán)隊(duì)通過原位生長的方法在殼聚糖表面合成了Ag-2MI，在常溫常壓水相溶劑中成功制備了Ag-2-甲基咪唑@殼聚糖（Ag-2MI@CS）。Ag-2MI@CS具有優(yōu)秀的抵抗機(jī)械損傷的性能，采用Ag-2MI@CS包裝的水果即使從60 cm的高度墜落或在極端運(yùn)輸環(huán)境中也能有效減少水果的損壞，可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)靜態(tài)和運(yùn)輸動態(tài)條件下的保存。同時，Ag-2MI@CS具有良好的溶脹性能，對水和果汁的吸收率分別為1447.69 %和1356.59 %，且具有很好的水穩(wěn)定性，長時間的浸泡不會造成材料溶解，有利于在水果受損時快速吸收滲出的汁液，可在一定程度上達(dá)到抑制細(xì)菌生長、延緩水果腐爛的效果。此外，Ag-2MI@CS還可通過使用綠色溶劑乙醇改變?nèi)軇O性進(jìn)而調(diào)控復(fù)合材料的抗菌性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，乙醇含量越高，溶劑極性越小，表面活化能降低，晶體生長速率減慢，Ag-2MI逐漸從矩形結(jié)構(gòu)變?yōu)榘嗣骟w結(jié)構(gòu)，而晶體形態(tài)越接近經(jīng)典的八面體結(jié)構(gòu)，其長期抗菌性能越好，Ag-2MI@CS的長效抑菌時間可以達(dá)到96 h。與塑料包裝材料不同，Ag-2MI@CS可以在120天內(nèi)實(shí)現(xiàn)土壤的自然降解，減少了環(huán)境污染。本工作為構(gòu)建集多種功能為一體的新型可降解包裝材料的研究提供了新思路。

圖1. a)Ag-2MI@CS合成機(jī)理推測；b）SEM; c) FT-IR; d) XRD.

圖2. Ag-2MI@CS的抗菌性能: a) 平板計(jì)數(shù)法; b) 殺菌率; c) MIC; 長效抑菌性能: d) E. coli, e) S. aureus.

圖 3. 動態(tài)壓縮性能測試: a) 蘋果瘀傷面積計(jì)算模型; b) 水果擺鐘實(shí)驗(yàn)示意圖; c) 水果瘀傷面積.

圖4. 模擬極端運(yùn)輸實(shí)驗(yàn): a) 模擬輸運(yùn)實(shí)驗(yàn)原理圖; b) 草莓的外觀變化圖; c) 水果失重率; d) 草莓硬度變化; e) pH值變化; f) 糖度變化.

該工作以“Super protective effect, ultra-high juice absorption and long-term antibacterial of Ag-2MI@Chitosan biodegradable sponge for fruit preservation and transportation”為題發(fā)表于《International Journal of Biological Macromolecules》。論文的通訊作者為廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院林寶鳳教授，第一作者為2022級碩士研究生和秋雯。該研究得到國家自然科學(xué)基金（22175045）和廣西自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（2021GXNSFDA220005）的資助。

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813024073355

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（責(zé)任編輯：xu）

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