近日,食品与生物工程学院青年教师王楠博士作为第一作者在国际 Top 学术期刊 Food Chemistry(中科院一区,IF=8.5)上发表研究性论文。论文的通讯作者为余孝其教授和四川大学李坤教授,西华大学硕士研究生张亿苗为论文的共同第一作者,西华大学为该论文的第一完成单位。
论文截图(一)
随着消费者对食品安全与新鲜度需求的不断提升,冷链运输已成为保障食品质量的重要环节。长期以来,传统冰袋因其廉价易得的特性成为冷链产品保鲜运输的首选,然而,由于其包装的不可降解性和不可回收性,引起了越来越多的融水和环境交叉污染等问题。基于此,开发兼具高机械性能、循环利用性、抗菌能力、冻融循环稳定性和食品保鲜功能的水凝胶冷却介质,正成为解决这一挑战的关键方案,为冷链运输开启环保与高效的新篇章。
本研究通过化学交联和氢键相互作用成功制备了一种基于姜黄素(Cur)的新型双拓扑网络(DN)水凝胶冷却介质PM@Cur,首先利用甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)在过硫酸钾(KPS)和双甲基丙二酰胺(MBA)的作用下被引发并交联形成首个交联网络,聚乙烯醇链(PVA)贯穿其中;随后,游离的Cur通过与PVA及HEMA侧链的羟基形成分子间氢键,进一步构建复合型水凝胶冷却介质PM@Cur。在此过程中,得益于物理缠结和化学交联的协同作用,水凝胶冷却介质PM@Cur展现出显著增强的机械性能,为冷却介质研发提供了新的解决方案。
论文截图(二)
水凝胶冷却介质PM@Cur可以承受超过5次在-80◦C环境中的冻融循环,并在液氮处理后仍具备抵抗脆性的能力。与此同时,PM@Cur在水和有机溶剂中表现出表面疏水性(接触角>90◦),这些特性满足机械强度、防污和可回收性的冷却介质需求。此外,通过体外抗菌实验进一步证实了Cur的加入使PM@Cur具有光动力抗菌能力,可以减少微生物对食品的污染风险。最后,在保存草莓和虾的实验中,PM@Cur展现出优于传统冰块的抗融化性能,其不仅能够延长融化时间,从而有效降低冷却介质的损耗,还能在更长时间内维持低温环境,确保食品的新鲜度和质量。综上所述,本项研究为冷链运输和食品保鲜提供了更加环保、高效和安全的解决方案。
论文截图(三)