科學(xué)研究

輕工學(xué)院強濤濤教授近期在《Food Hydrocolloids》上發(fā)表多篇最新研究成果

2023-11-20 16:40 文、圖/前沿院 點擊:[]

近期,我校輕工科學(xué)與工程學(xué)院(柔性電子學(xué)院)強濤濤教授團隊圍繞多交聯(lián)果膠基食品包裝薄膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計和性能研究方面取得重要進展,相關(guān)研究成果連續(xù)在國際頂級期刊Food Hydrocolloids上發(fā)表。

【成果1】具有高強度的可回收和生物可降解果膠基薄膜

強濤濤教授通過一種簡單且環(huán)保的策略,利用生物質(zhì)材料果膠為基體材料,丙酸鈣作為交聯(lián)劑和抗菌劑,并通過添加聚乙烯醇引入結(jié)晶域,制備出含有氫鍵、結(jié)晶域和離子鍵作為犧牲鍵的多交聯(lián)果膠基食品包裝薄膜(PT-CP/PVA)。不僅實現(xiàn)了天然生物資源的可持續(xù)和高價值利用,并為發(fā)展綠色生物質(zhì)基食品包裝材料提出了新的建議。

文章通過循環(huán)拉伸試驗證實了可犧牲鍵在果膠膜中的能量耗散作用,同時賦予了PT-CP/PVA薄膜優(yōu)異的力學(xué)性能,斷裂應(yīng)力和斷裂應(yīng)變最高可達到12.7 MPa和132%。PT-CP/PVA中形成的多交聯(lián)結(jié)構(gòu)可有效提高薄膜的耐水性,同時,丙酸鈣的引入使得PT-CP/PVA表現(xiàn)出良好的抗氧化能力以及抗菌性能,其保鮮性能可以與傳統(tǒng)的聚乙烯薄膜相媲美。此外,由于離子鍵、氫鍵和結(jié)晶域的動態(tài)可恢復(fù)性,PT-CP/PVA經(jīng)過3次循環(huán)測試后,仍可保持原有的力學(xué)性能,并且經(jīng)使用過后在自然土壤中可完全降解,因此可以作為一種無污染和可持續(xù)的食品包裝替代品應(yīng)用于食品保鮮包裝領(lǐng)域。該成果發(fā)表于《Food Hydrocolloids》期刊上,全文鏈接https://authors.elsevier.com/sd/article/S0268-005X(22)00163-1。

【成果2】生物可降解和高強度的生態(tài)友好型果膠基塑料薄膜

為進一步提高果膠基薄膜的耐水性,強濤濤教授通過酸催化縮醛反應(yīng)將香蘭素接枝到果膠鏈上,并在果膠基質(zhì)中引入Fe3+離子成功制備出了具有高強度、可耐水性和生物降解性果膠基塑料薄膜(PT-V/Fe3+)。

果膠基網(wǎng)絡(luò)中高密度的金屬配位鍵和氫鍵賦予了PT-V/Fe3+高的力學(xué)強度、抗撕裂能力和承載能力,優(yōu)于傳統(tǒng)的聚乙烯等食品包裝膜。當(dāng)Fe3+含量為5%時,塑料薄膜的拉伸強度可達到41.68±4.10 MPa,比純果膠膜提高了198.14%。此外,強的金屬配位鍵的引入增加了果膠基薄膜在水中的穩(wěn)定性,表現(xiàn)出具有較低的水蒸氣透過率和阻氣(O2、CO2)性,其保鮮性能優(yōu)于傳統(tǒng)的食品包裝膜。并且該塑料薄膜優(yōu)異的抗紫外性、熱穩(wěn)定性、可加工性和可生物降解性能為其在食品包裝領(lǐng)域的實際應(yīng)用提供了可能。該成果發(fā)表于《Food Hydrocolloids》期刊上,全文鏈接https://authors.elsevier.com/sd/article/S0268-005X(23)01085-8。

(核稿:張鵬偉 編輯:劉倩)

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