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陕科大刘新华/姜慧娥/莫海珍等 Nano Today:天鹅羽毛启发的智能响应型可持续羧甲基纤维素/聚乙烯醇基食品包装薄膜
2024-04-18  来源:高分子科技

  近日,陕西科技大学姜慧娥、刘新华、莫海珍等报道了一种基于天鹅羽毛结构的多功能复合活性包装材料。本研究受天鹅羽毛超疏水性的启发,利用可持续材料CMC/PVA制备了一种具有优异的阻水性多功能C-CPQ薄膜,该膜集成了实时可视化新鲜度监测、荧光防伪和食品保鲜(抗菌、抗氧化和紫外屏蔽)多功能于一体。相关研究成果发表于国际期刊Nano Today上。


1 C-CPQ的结构示意图


  尖端包装技术与可生物降解材料的有力结合,为实现食品均衡保鲜、新鲜度可视化监测和防伪的多功能绿色包装提供了一条大有可为的途径。从生物降解材料的角度来看,PVACMC在开发包装生物降解膜方面得到了突出的应用。PVACMC由于其大分子链中存在多官能团,是可混溶相容的生物聚合物,两者共混可以通过聚合物网络的物理相互作用和缠结改善所得到材料的力学性能,从而实现高性能包装材料。然而,基于CMC/ PVA的食品保鲜材料的一个持续挑战在于其明显的水敏感性,具有较差的水蒸气阻隔性能和疏水性。天鹅羽毛的超疏水特性成为一种潜在的解决方案,这种特性的特点是具有高度纹理化的结构和可自我修复的梳理油表面涂层。


  受天鹅羽毛启发,本研究利用可持续材料CMC/PVA制备了一种具有优异的阻水性多功能C-CPQ薄膜,该膜集成了实时可视化新鲜度监测、荧光防伪和食品保鲜(抗菌、抗氧化和紫外屏蔽)三种功能于一体。CMC/PVA的疏水性和抗水蒸气性通过模拟羽毛倒刺纹理结构和蜡组成的外表面得到显著增强,C-CPQ的接触角从21° 提高到138°,水蒸气透过率从2655.13 g/ (m2*d)下降到1196.93 g/ (m2*d)。抗氧化能力从14%提高到58.6%,紫外光几乎完全被阻断。C-CPQ1对细菌具有良好的抗菌活性。此外,C-CPQ1 薄膜在明暗条件下都具有可识别的荧光防伪性能。将智能手机技术与C-CPQ1相结合,可以在自然光下对食品腐败进行超灵敏、快速和实时的视觉监控。C-CPQ1薄膜已被应用于食品(肉类)的保存, 可将肉糜包装在 4℃和 40% 湿度条件下的保质期延长至 天,比传统的 PE 包装膜延长了 天。这些结果表明,多功能C-CPQ1薄膜作为食品包装具有广阔的应用前景。 


C-CPQ新鲜度实时监测性能


 C-CPQ1的保鲜性能


  相关成果以“Swan-feathers inspired smart-responsive sustainable carboxymethyl cellulose/polyvinyl alcohol based food packaging film for robustly integrated intelligent and active packaging”为题发表在Nano TodayDOI:10.1016/j.nantod.2024.102272.)上硕士生赵素秋为本论文的主要完成人。感谢感谢国家自然科学基金(22278257, 12202323国家重点研发计划项目(2022YFD1600700)中国博士后基金项目(2021M692000)和陕西省重点研发计划项目(2022GY-272)等对本工作的大力支持!


  原文链接:https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1748013224001270

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(责任编辑:xu)
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