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陜科大劉新華/姜慧娥/莫海珍等 Nano Today:天鵝羽毛啟發的智能響應型可持續羧甲基纖維素/聚乙烯醇基食品包裝薄膜
2024-04-18  來源:高分子科技

  近日,陜西科技大學姜慧娥、劉新華、莫海珍等報道了一種基于天鵝羽毛結構的多功能復合活性包裝材料。本研究受天鵝羽毛超疏水性的啟發,利用可持續材料CMC/PVA制備了一種具有優異的阻水性多功能C-CPQ薄膜,該膜集成了實時可視化新鮮度監測、熒光防偽和食品保鮮(抗菌、抗氧化和紫外屏蔽)多功能于一體。相關研究成果發表于國際期刊Nano Today上。


1 C-CPQ的結構示意圖


  尖端包裝技術與可生物降解材料的有力結合,為實現食品均衡保鮮、新鮮度可視化監測和防偽的多功能綠色包裝提供了一條大有可為的途徑。從生物降解材料的角度來看,PVACMC在開發包裝生物降解膜方面得到了突出的應用。PVACMC由于其大分子鏈中存在多官能團,是可混溶相容的生物聚合物,兩者共混可以通過聚合物網絡的物理相互作用和纏結改善所得到材料的力學性能,從而實現高性能包裝材料。然而,基于CMC/ PVA的食品保鮮材料的一個持續挑戰在于其明顯的水敏感性,具有較差的水蒸氣阻隔性能和疏水性。天鵝羽毛的超疏水特性成為一種潛在的解決方案,這種特性的特點是具有高度紋理化的結構和可自我修復的梳理油表面涂層。


  受天鵝羽毛啟發,本研究利用可持續材料CMC/PVA制備了一種具有優異的阻水性多功能C-CPQ薄膜,該膜集成了實時可視化新鮮度監測、熒光防偽和食品保鮮(抗菌、抗氧化和紫外屏蔽)三種功能于一體。CMC/PVA的疏水性和抗水蒸氣性通過模擬羽毛倒刺紋理結構和蠟組成的外表面得到顯著增強,C-CPQ的接觸角從21° 提高到138°,水蒸氣透過率從2655.13 g/ (m2*d)下降到1196.93 g/ (m2*d)。抗氧化能力從14%提高到58.6%,紫外光幾乎完全被阻斷。C-CPQ1對細菌具有良好的抗菌活性。此外,C-CPQ1 薄膜在明暗條件下都具有可識別的熒光防偽性能。將智能手機技術與C-CPQ1相結合,可以在自然光下對食品腐敗進行超靈敏、快速和實時的視覺監控。C-CPQ1薄膜已被應用于食品(肉類)的保存, 可將肉糜包裝在 4℃和 40% 濕度條件下的保質期延長至 天,比傳統的 PE 包裝膜延長了 天。這些結果表明,多功能C-CPQ1薄膜作為食品包裝具有廣闊的應用前景。 


C-CPQ新鮮度實時監測性能


 C-CPQ1的保鮮性能


  相關成果以“Swan-feathers inspired smart-responsive sustainable carboxymethyl cellulose/polyvinyl alcohol based food packaging film for robustly integrated intelligent and active packaging”為題發表在Nano TodayDOI:10.1016/j.nantod.2024.102272.)上碩士生趙素秋為本論文的主要完成人。感謝感謝國家自然科學基金(22278257, 12202323國家重點研發計劃項目(2022YFD1600700)中國博士后基金項目(2021M692000)和陜西省重點研發計劃項目(2022GY-272)等對本工作的大力支持!


  原文鏈接:https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1748013224001270

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(責任編輯:xu)
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