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廣西大學林寶鳳教授團隊 IJBM：多功能可降解海綿一攬子解決生鮮水果貯運過程中機械損傷、果汁浸漬和細菌滋生的問題

2024-11-06 來源：高分子科技

每年果蔬在運輸過程會因為磕碰等等機械損傷造成大量的食物浪費，通常選用聚乙烯發泡綿（EPE）、瓦楞紙等材料降低運輸過程中水果的損傷。然而傳統的塑料包裝材料缺乏吸水性和抗菌性，潮濕環境易造成細菌滋生，且由于無法降解會造成環境污染。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，無法通過抑制細菌滋生延緩水果腐爛。因此，開發研究能有效解決生鮮水果貯運過程中機械損傷、果汁浸漬和細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，廣西大學林寶鳳教授團隊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具有優秀的抵抗機械損傷的性能，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輸環境中也能有效減少水果的損壞，可以實現室內靜態和運輸動態條件下的保存。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，可在一定程度上達到抑制細菌生長、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溶劑極性進而調控復合材料的抗菌性能。實驗結果表明，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逐漸從矩形結構變為八面體結構，而晶體形態越接近經典的八面體結構，其長期抗菌性能越好，Ag-2MI@CS的長效抑菌時間可以達到96 h。與塑料包裝材料不同，Ag-2MI@CS可以在120天內實現土壤的自然降解，減少了環境污染。本工作為構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合成機理推測；b）SEM; c) FT-IR; d) XRD.

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

圖 3. 動態壓縮性能測試: a) 蘋果瘀傷面積計算模型; b) 水果擺鐘實驗示意圖; c) 水果瘀傷面積.

圖4. 模擬極端運輸實驗: a) 模擬輸運實驗原理圖; 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”為題發表于《International Journal of Biological Macromolecules》。論文的通訊作者為廣西大學化學化工學院林寶鳳教授，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基金（22175045）和廣西自然科學基金重點項目（2021GXNSFDA220005）的資助。

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

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（責任編輯：xu）

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