广西大学林宝凤教授团队 IJBM：多功能可降解海绵一揽子解决生鲜水果贮运过程中机械损伤、果汁浸渍和细菌滋生的问题

2024-11-06 来源：高分子科技

每年果蔬在运输过程会因为磕碰等等机械损伤造成大量的食物浪费，通常选用聚乙烯发泡绵（EPE）、瓦楞纸等材料降低运输过程中水果的损伤。然而传统的塑料包装材料缺乏吸水性和抗菌性，潮湿环境易造成细菌滋生，且由于无法降解会造成环境污染。相较于EPE，瓦楞纸材料虽有更好的透气性，但同样缺乏抗菌性能，无法通过抑制细菌滋生延缓水果腐烂。因此，开发研究能有效解决生鲜水果贮运过程中机械损伤、果汁浸渍和细菌滋生等问题的具有三效一体的可降解包装材料具有重要意义。

近日，广西大学林宝凤教授团队通过原位生长的方法在壳聚糖表面合成了Ag-2MI，在常温常压水相溶剂中成功制备了Ag-2-甲基咪唑@壳聚糖（Ag-2MI@CS）。Ag-2MI@CS具有优秀的抵抗机械损伤的性能，采用Ag-2MI@CS包装的水果即使从60 cm的高度坠落或在极端运输环境中也能有效减少水果的损坏，可以实现室内静态和运输动态条件下的保存。同时，Ag-2MI@CS具有良好的溶胀性能，对水和果汁的吸收率分别为1447.69 %和1356.59 %，且具有很好的水稳定性，长时间的浸泡不会造成材料溶解，有利于在水果受损时快速吸收渗出的汁液，可在一定程度上达到抑制细菌生长、延缓水果腐烂的效果。此外，Ag-2MI@CS还可通过使用绿色溶剂乙醇改变溶剂极性进而调控复合材料的抗菌性能。实验结果表明，乙醇含量越高，溶剂极性越小，表面活化能降低，晶体生长速率减慢，Ag-2MI逐渐从矩形结构变为八面体结构，而晶体形态越接近经典的八面体结构，其长期抗菌性能越好，Ag-2MI@CS的长效抑菌时间可以达到96 h。与塑料包装材料不同，Ag-2MI@CS可以在120天内实现土壤的自然降解，减少了环境污染。本工作为构建集多种功能为一体的新型可降解包装材料的研究提供了新思路。

图1. a)Ag-2MI@CS合成机理推测；b）SEM; c) FT-IR; d) XRD.

图2. Ag-2MI@CS的抗菌性能: a) 平板计数法; b) 杀菌率; c) MIC; 长效抑菌性能: d) E. coli, e) S. aureus.

图 3. 动态压缩性能测试: a) 苹果瘀伤面积计算模型; b) 水果摆钟实验示意图; c) 水果瘀伤面积.

图4. 模拟极端运输实验: a) 模拟输运实验原理图; b) 草莓的外观变化图; c) 水果失重率; d) 草莓硬度变化; e) pH值变化; f) 糖度变化.

该工作以“Super protective effect, ultra-high juice absorption and long-term antibacterial of Ag-2MI@Chitosan biodegradable sponge for fruit preservation and transportation”为题发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。论文的通讯作者为广西大学化学化工学院林宝凤教授，第一作者为2022级硕士研究生和秋雯。该研究得到国家自然科学基金（22175045）和广西自然科学基金重点项目（2021GXNSFDA220005）的资助。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813024073355

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（责任编辑：xu）

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