高分论文：以荷叶为灵感的可持续多功能 Janus 薄膜用于食品包装

以下文章来源于科学私享 ，作者科学私享

导  读

2023年1月1日，四川大学Chunmei Ding (通讯作者)、Jianshu Li (通讯作者)等在国际顶级期刊Chemical Engineering Journal （Q1，IF: 16.744）发表题为“Lotus leaf inspired sustainable and multifunctional Janus film for food packaging”的研究性论文。

作为石油基聚合物的替代品，适用于多变条件的多功能和可持续包装材料的需求量很大。大豆多糖具有显著的抗氧化和成膜性能，是可持续包装材料的最佳候选材料。然而，大豆多糖较差的耐水性和机械性能阻碍了它们的进一步应用。受荷叶的Janus特性的启发，该研究团队通过解决大豆多糖的问题，同时保持其优点，开发了非对称的多功能包装薄膜。具体来说，将SPS稳定的银纳米粒子与明胶和蜡结合在一起，以提高所得薄膜的机械性能和耐水性。此外，由棕榈蜡组成的分层微/纳米结构成功地制造在薄膜的一侧，类似于天然的正面荷叶。这种Janus薄膜具有出色的耐水性，超过了迄今为止报道的所有其他基于大豆多糖的材料。此外，出色的抗菌活性（对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率大于95%）、抗氧化性能（增强2倍）和紫外线阻隔性能（在200～400 nm时阻隔率达100%）也得到了很好的保留。凭借这些多功能特性，所得薄膜已经成功地应用于食品包装，肉类和水果保存实验证明了这一点。这种仿生策略为可持续的高性能食品包装的制造提供了参考。

研究亮点

受荷叶的启发，Janus 薄膜具有多功能特性

背面具有抗菌和抗氧化特性

正面是超疏水的，以提高防水性

Janus 薄膜具有防紫外线功能，可用于食品包装

研究结论

综上所述，受荷叶的启发，该研究团队利用可持续材料制备了一种具有出色防水、抗菌、抗氧化和防紫外线性能的多功能Janus薄膜。

模仿荷叶层次结构和蜡质成分的外表面表现出超疏水性，大大增强了薄膜的耐水性，大豆多糖薄膜的水溶性从98%降低到16.8%。不同组分之间的相互作用导致了机械性能的显著改善，拉伸强度从4.61 MPa增加到8.91 MPa。此外，抗氧化能力从33.3%提升到90.7%，紫外线几乎被完全阻挡。特别是，加载在内表面的抗菌性银纳米粒子为Janus薄膜提供了对广谱细菌的优良抗菌活性。Janus薄膜的细胞活性为100%∼，表明它对人体是安全无毒的。此外，Janus薄膜还被应用于食品（肉类和水果）的保鲜，抑制了细菌的生长，延长了其保质期。

这些结果表明，多功能Janus薄膜作为食品包装具有很好的应用前景。本文开发的策略扩大了可持续材料的应用范围，并为其他功能材料的设计提供了参考。

转自：“NANO学术”微信公众号

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